JPWO2018167602A1 - 半導体装置の作製方法、及び半導体装置 - Google Patents

半導体装置の作製方法、及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

剥離工程を有する、歩留まりの高い半導体装置の作製方法を提供する。基板上に、第１の材料層と第２の材料層とを積層して形成する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する剥離方法である。第２の材料層は、第１の材料層を介して、基板上に形成される。第１の材料層は、第２の材料層と接する第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、を有する。第１の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層である。第２の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層である。第２の材料層は、樹脂を有する。分離する工程では、第１の材料層と第２の材料層との界面または界面近傍に光が照射されることにより、第１の材料層と第２の材料層とが分離する。

Description

本発明の一態様は、剥離方法、半導体装置の作製方法、及び表示装置の作製方法に関する。本発明の一態様は、半導体装置及び表示装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、液晶素子が適用された表示装置が知られている。そのほか、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなども、表示装置の一例として挙げることができる。
有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。
また、可撓性を有する基板（フィルム）上に、トランジスタなどの半導体素子や、有機ＥＬ素子などの表示素子を形成することによりフレキシブルな表示装置が実現できる。
特許文献１では、犠牲層を介して耐熱性樹脂層及び電子素子が設けられた支持基板（ガラス基板）にレーザ光を照射して、耐熱性樹脂層をガラス基板から剥離することで、フレキシブルな表示装置を作製する方法が開示されている。
特開２０１５−２２３８２３号公報
本発明の一態様は、新規な剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、歩留まりの高い剥離方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することを課題の一つとする。本発明の一態様は、半導体装置または表示装置を低温で作製することを課題の一つとする。
本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、表示装置の薄型化または軽量化を課題の一つとする。本発明の一態様は、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、破損しにくい表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器などを提供することを課題の一つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、基板上に、第１の材料層と第２の材料層とを積層して形成する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する、半導体装置の作製方法である。第２の材料層は、第１の材料層を介して、基板上に形成される。第１の材料層は、第２の材料層と接する第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、を有する。第１の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層である。第２の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層である。第２の材料層は、樹脂を有する。分離する工程では、第１の材料層と第２の材料層との界面または界面近傍に光が照射されることにより、第１の材料層と第２の材料層とが分離する。
本発明の一態様は、基板上に、第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に、第２の材料層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層とを積層した状態で加熱する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する半導体装置の作製方法である。加熱する工程では、第１の材料層に、第２の材料層と接する第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、が形成される。第１の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層である。第２の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層である。第２の材料層は、樹脂を有する。分離する工程では、第１の材料層と第２の材料層との界面または界面近傍に光が照射されることにより、第１の材料層と第２の材料層とが分離する。
本発明の一態様は、基板上に、第１の材料層を形成する工程、第１の材料層を、第１の温度で加熱する工程、第１の温度で加熱された第１の材料層上に、第２の材料層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層とを積層した状態で、第２の温度で加熱する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する。第１の温度は、第２の温度よりも高い温度である。第１の温度で加熱する工程では、第１の材料層に、第２の材料層と接する第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、が形成される。第１の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層である。第２の化合物層は、第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層である。第２の材料層は、樹脂を有する。分離する工程では、第１の材料層と第２の材料層との界面または界面近傍に光が照射されることにより、第１の材料層と第２の材料層とが分離する。
第１の材料層は、第２の化合物層よりも基板側に位置する第３の化合物層を有することが好ましい。
照射する光は、１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有することが好ましい。照射する光は、３０８ｎｍまたはその近傍の波長を有することが好ましい。光は、レーザ装置を用いて照射されることが好ましい。光は、線状レーザ装置を用いて照射されることが好ましい。光のエネルギー密度は、３００ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
基板、第１の材料層、及び第２の材料層の積層構造の、光の吸収率は、８０％以上１００％以下であることが好ましい。
第１の材料層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有することが好ましい。例えば、第１の化合物層が酸化チタンを有し、かつ、第２の化合物層が窒化チタンまたは酸窒化チタンを有することが好ましい。
第２の材料層は、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有することが好ましい。第２の材料層は、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂を有することが好ましい。第２の材料層は、波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上であることが好ましい。
分離する工程は、分離界面に液体を供給しながら行うことが好ましい。液体は水を含むことが好ましい。
本発明の一態様の半導体装置の作製方法は、さらに、第１の材料層の表面にプラズマ処理を行う工程と、プラズマ処理が行われた第１の材料層を、島状に加工する工程と、を有することが好ましい。第２の材料層は、島状に加工された第１の材料層の端部を覆うように形成されることが好ましい。プラズマ処理では、酸素または水蒸気のうち一方または双方を含む雰囲気に、第１の材料層の表面を曝すことが好ましい。
本発明の一態様は、基板、接着層、樹脂層、及び機能層をこの順で積層して有する半導体装置である。機能層は、トランジスタを有する。樹脂層の接着層側の面に対して行う表面分析において、チタンが検出される。表面分析は、飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて行われることが好ましい。
例えば、トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、かつ、樹脂層は、ポリイミド樹脂を有することが好ましい。または、トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、かつ、樹脂層は、アクリル樹脂を有することが好ましい。または、トランジスタは、チャネル形成領域に水素化アモルファスシリコンを有し、かつ、樹脂層は、ポリイミド樹脂を有することが好ましい。または、トランジスタは、チャネル形成領域に水素化アモルファスシリコンを有し、かつ、樹脂層は、アクリル樹脂を有することが好ましい。または、トランジスタは、チャネル形成領域にポリシリコンを有し、かつ、樹脂層は、ポリイミド樹脂を有することが好ましい。基板は、可撓性を有することが好ましい。または、トランジスタは、チャネル形成領域にポリシリコンを有し、かつ、樹脂層は、アクリル樹脂を有することが好ましい。基板は、可撓性を有することが好ましい。
本発明の一態様により、新規な剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、歩留まりの高い剥離方法を提供することができる。本発明の一態様により、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することができる。本発明の一態様により、半導体装置または表示装置を低温で作製することができる。
本発明の一態様により、消費電力の低い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、表示装置の薄型化または軽量化が可能となる。本発明の一態様により、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、破損しにくい表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器などを提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 半導体装置の作製方法の一例を示す断面図。 剥離方法の一例を示す模式図。 剥離方法の一例を示す模式図。 剥離方法の一例を示す模式図。 金属化合物層と樹脂層との界面の一例を示す模式図。 発光装置の作製方法の一例を示す断面図。 発光装置の作製方法の一例を示す断面図。 発光装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 積層体の作製装置の一例を示す図。 レーザ照射ユニットの一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 実施例１の試料の断面観察写真。 実施例１の試料の断面観察写真。 実施例１の試料のＸＰＳ分析結果。 実施例２の試料の断面観察写真。 実施例２の試料のＸＰＳ分析結果。 実施例３の試料の断面観察写真。 実施例３の試料のＸＰＳ分析結果。 実施例４の試料の断面観察写真。 実施例４の試料のＸＰＳ分析結果。 実施例５の試料の断面観察写真。 実施例６の試料のＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定結果。 実施例７、８の試料の作製方法を示す断面図。 実施例７の試料のＳＥＭ写真。 実施例８のトランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性。 実施例８のトランジスタを示す断面図。 実施例８のトランジスタのＧＢＴストレス試験の結果。 実施例９のディスプレイの表示写真。 （Ａ）実施例９のディスプレイの構成を示す図。（Ｂ）（Ｃ）実施例９の曲げ試験機を示す図。 実施例１０のディスプレイの表示写真。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離方法及び半導体装置の作製方法について図１〜図７を用いて説明する。
＜剥離方法の概要＞
本実施の形態では、まず、基板上に、第１の材料層と第２の材料層とを積層して形成する。ここでは、第１の材料層として金属化合物層を形成し、第２の材料層として樹脂層を形成する。そして、光を照射することで、金属化合物層と樹脂層とを分離する。
光は、金属化合物層と樹脂層との界面またはその近傍（界面または界面近傍とも記す）に照射されることが好ましい。また、光は、金属化合物層中に照射されてもよい。また、光は、樹脂層中に照射されてもよい。なお、本明細書等において、「ＡとＢとの界面またはその近傍」、「ＡとＢとの界面または界面近傍」とは、少なくともＡとＢとの界面を含み、ＡとＢとの界面から、ＡまたはＢのいずれか一方の厚さの２０％以内の範囲を含むものとする。
光を照射することで、金属化合物層と樹脂層との界面（さらには金属化合物層中及び樹脂層中）を加熱し、金属化合物層と樹脂層との密着性（接着性）を低くすることができる。さらには金属化合物層と樹脂層とを分離することができる。
金属化合物層は、積層構造であることが好ましい。当該積層構造を構成する各層は、共通の金属を含むことが好ましい。
金属化合物層は、樹脂層と接する第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、を有することが好ましい。第１の化合物層は、金属化合物層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層であることが好ましい。第２の化合物層は、金属化合物層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層であることが好ましい。
金属化合物層は、さらに、第２の化合物層よりも基板側の第３の化合物層を有することが好ましい。第３の化合物層は、酸素及び窒素を含むことが好ましい。
このような２層または３層を含む金属化合物層を用いることで、金属化合物層の内部で歪みが生じ、金属化合物層と樹脂層との間で分離が生じやすくなると考えられる。例えば、金属化合物層は、密度、応力、または結晶性が互いに異なる複数の層が積層された構造とすることができる。
また、このような２層または３層を含む金属化合物層を用いることで、金属化合物層の光の吸収率が向上する場合がある。さらに、光の吸収ピークを、金属化合物層と樹脂層との界面またはその近傍に形成できる場合がある。これらにより、金属化合物層と樹脂層との間の結合が分断されやすくなり、金属化合物層と樹脂層との間で分離が生じやすくなると考えられる。
また、このような２層または３層を含む金属化合物層を用いることで、膜面方向（膜厚方向と概略垂直な方向、金属化合物層の被形成面と概略平行な方向などともいえる）の熱伝導性が向上する場合がある。ここで、基板の光照射面にゴミなどが付着していると、光の照射ムラが生じることがある。光が十分に照射されなかった領域は、他の領域よりも剥離が困難となる恐れがある。このとき、金属化合物層が、膜面方向の熱伝導性の高い層を含むことで、光が十分に照射されなかった領域にも熱を伝導させることができ、剥離不良を低減させることができる。
金属化合物層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、錫、ハフニウム、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウム、ランタン、セリウム、ネオジム、ビスマス、及びニオブのうち一つまたは複数を有する層を用いることができる。金属化合物層には、金属、合金、及びそれらの化合物（金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物など）を含むことができる。金属化合物層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有することが好ましい。
例えば、第１の化合物層は、酸化チタン（ＴｉＯａ（ａ＞１））を有することが好ましい。第２の化合物層は、酸窒化チタン（ＴｉＯｂＮｃ（ｂ＞０、ｃ＞０））または窒化チタン（ＴｉＮｄ（ｄ＞０））を有することが好ましい。第３の化合物層は、酸化チタン（ＴｉＯｅ（０＜ｅ＜ａ））を有することが好ましい。
樹脂層は、例えば、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂を有することが好ましい。
層内の元素の割合は、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて分析することができる（以下、ＸＰＳ分析と記す）。具体的には、試料をエッチングしながらＸＰＳ分析を行う（例えば、イオンビームによるスパッタリングとＸＰＳ分析とを交互に行う）ことで、深さ方向の定量分析が可能である。本明細書等では、主に、第１の化合物層側から（樹脂層に最も近い層から）分析を行う場合について説明する。
例えば、金属化合物層を構成する各層は、共通の金属を含み、かつ、各層は、ＸＰＳ分析において、当該金属の割合が３０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下である領域を有することができる。特に、第１の化合物層は、他の層に比べて当該金属の割合が低いことが好ましい。
金属化合物層は、ＸＰＳ分析において、第１の化合物層に、酸素の割合が最も高い領域を有することが好ましい。第１の化合物層は、ＸＰＳ分析において、酸素の割合が４０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下である領域を有することが好ましい。
金属化合物層は、ＸＰＳ分析において、第２の化合物層に、窒素の割合が最も高い領域を有することが好ましい。第２の化合物層は、ＸＰＳ分析において、窒素の割合が１０ａｔｏｍｉｃ％以上４０ａｔｏｍｉｃ％以下である領域を有することが好ましい。
第２の化合物層は、酸素及び窒素を含むことが好ましい。第２の化合物層における酸素と窒素の割合は、どちらが高くてもよい。例えば、第２の化合物層は、ＸＰＳ分析において、酸素の割合が５ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下である領域を有することができる。
第３の化合物層は、ＸＰＳ分析において、酸素の割合が、第１の化合物層よりも低い領域を有することが好ましい。第３の化合物層は、ＸＰＳ分析において、窒素の割合が、第２の化合物層よりも低い領域を有することが好ましい。第３の化合物層における金属と酸素の割合は、どちらが高くてもよい。
第１の化合物層は、その表面状態を均一にするため、十分な厚さで形成されることが好ましい。具体的には、第１の化合物層の厚さは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下がより好ましい。第１の化合物層の厚さが５ｎｍ未満であると、組成が不均一となる恐れがあり、剥離の歩留まりが低下する場合がある。また、第１の化合物層を５０ｎｍより厚くすることもできるが、５０ｎｍ以下であると、成膜時間を短くでき、好ましい。また、第１の化合物層が厚すぎると、第２の化合物層が剥離界面とその近傍に与える影響が弱まることが示唆される。このことからも、第１の化合物層の厚さは上記範囲内であることが好ましい。
第２の化合物層の厚さは、特に限定されず、例えば、第１の化合物層よりも薄くすることができる。例えば、第２の化合物層の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることができる。
第３の化合物層の厚さは、特に限定されない。例えば、第３の化合物層の厚さは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下がより好ましい。第３の化合物層を５０ｎｍより厚くすることもできるが、５０ｎｍ以下であると、成膜時間を短くでき、好ましい。
また、本実施の形態の剥離方法を用いた場合、金属化合物層から剥離されて露出した樹脂層の表面を分析することで、当該金属化合物層に含まれる金属が検出されることがある。例えば、ＸＰＳ、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴｏＦ−ＳＩＭＳ）等を用いて、樹脂層の表面を分析することができる。具体的には、金属化合物層にチタン化合物を用いた場合、樹脂層の表面からチタンを検出することができる。
次に、光の照射について説明する。
ランプ、レーザ装置等を用いて光を照射することができる。
線状レーザ装置を用いてレーザ光を照射することが好ましい。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））等の製造ラインのレーザ装置を使用することができるため、これらの装置の有効利用が可能である。
線状レーザ装置は、矩形長尺状に集光（線状レーザビームに成形）して、金属化合物層と樹脂層との界面に光を照射する。
照射する光は、１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有することが好ましい。照射する光は、３０８ｎｍまたはその近傍の波長を有することがより好ましい。
本発明の一態様において、基板、第１の材料層（例えば金属化合物層）、及び第２の材料層（例えば樹脂層）の積層構造の、レーザ光の吸収率は高いことが好ましい。例えば、当該積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、８０％以上１００％以下であることが好ましく、８５％以上１００％以下であることが好ましい。レーザ光の大部分が当該積層構造で吸収されることで、剥離の歩留まりを高めることができる。また、機能素子にレーザ光が照射されることが抑制され、機能素子の信頼性の低下を抑制できる。
光のエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上４００ｍＪ／ｃｍ２以下が好ましく、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下がより好ましい。
レーザ装置を用いて光を照射する場合、同一箇所に照射されるレーザ光のショット数は、１ショット以上５０ショット以下とすることができ、１ショットより多く１０ショット以下が好ましく、１ショットより多く５ショット以下がより好ましい。
ビームの短軸方向の両端には、光の強度が低い部分が存在する。そのため、当該光の強度が低い部分の幅以上、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分を設けることが好ましい。そのため、レーザ光のショット数は、１．１ショット以上とすることが好ましく、１．２５ショット以上とすることがより好ましい。
なお、本明細書中、レーザ光のショット数とは、ある点（領域）に照射されるレーザ光の照射回数を指し、ビーム幅、スキャン速度、周波数、またはオーバーラップ率などで決定される。また、線状のビームをあるスキャン方向に移動させているパルスとパルスの間、即ち、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分があり、その重なる比率がオーバーラップ率である。なお、オーバーラップ率が１００％に近ければ近いほどショット数は多く、離れれば離れるほどショット数は少なくなり、スキャン速度が速ければ速いほどショット数は少なくなる。
上記のレーザ光のショット数が１．１ショットとは、連続する２つのショットの間にビームの１０分の１程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率１０％といえる。同様に、１．２５ショットとは、連続する２つのショットの間にビームの４分の１程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率２５％といえる。
ここで、ＬＴＰＳのレーザ結晶化の工程で照射する光のエネルギー密度は高く、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２以上４００ｍＪ／ｃｍ２以下が挙げられる。また、レーザのショット数も多く必要であり、例えば１０ショット以上１００ショット以下が挙げられる。
一方、本発明の一態様において、金属化合物層と樹脂層とを分離するために行う光の照射は、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができる。そのため、レーザ装置での処理可能な基板枚数を増やすことができる。また、レーザ装置のメンテナンスの頻度の低減など、レーザ装置のランニングコストの低減が可能となる。したがって、半導体装置などの作製コストを低減することができる。
また、光の照射が、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行われることから、基板がレーザ光の照射により受けるダメージを低減できる。そのため、基板を一度使用しても、強度が低下しにくく、基板を再利用できる。したがって、コストを抑えることが可能となる。
また、本実施の形態では、基板と樹脂層との間に金属化合物層を配置する。金属化合物層を用いることで、金属化合物層を用いない場合に比べて、光の照射を、低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができることがある。
基板を介して光を照射する際、基板の光照射面にゴミなどの異物が付着していると、光の照射ムラが生じ、剥離性が低い部分が形成され、金属化合物層と樹脂層とを分離する工程の歩留まりが低下することがある。そのため、光を照射する前、または光を照射している間に、光照射面を洗浄することが好ましい。例えば、アセトンなどの有機溶剤、水等を用いて基板の光照射面を洗浄することができる。また、エアナイフを用いて気体を噴きつけながら光を照射してもよい。これにより、光の照射ムラを低減し、分離の歩留まりを向上させることができる。
本実施の形態の半導体装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有することが好ましい。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタのチャネル形成領域に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いる場合、５００℃から５５０℃程度の温度をかける必要があるため、樹脂層に耐熱性が求められる。また、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和するため、樹脂層の厚膜化が必要となることがある。
一方、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、３５０℃以下、さらには３００℃以下で形成することができる。そのため、樹脂層に高い耐熱性は求められない。したがって、樹脂層の耐熱温度を低くすることができ、材料の選択の幅が広がる。
また、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、レーザ結晶化の工程が不要である。そして、本実施の形態では、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも、低いエネルギー密度または少ないショット数で光を照射することができる。また、レーザ結晶化の工程では、レーザ光が基板を介さずに樹脂層に照射されるが、本実施の形態では、作製基板と金属酸化物層とを介して樹脂層に照射される。このように、樹脂層が受けるダメージが少ないため、樹脂層の厚さを薄くすることができる。樹脂層に高耐熱性が要求されず、薄膜化できることで、デバイス作製の大幅なコストダウンが期待できる。また、ＬＴＰＳを用いる場合に比べて、工程が簡略化でき好ましい。
ただし、本発明の一態様の半導体装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有する構成に限定されない。例えば、本実施の形態の半導体装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、シリコンを用いることができる。シリコンとしては、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）または結晶性シリコンを用いることができる。結晶性シリコンとしては、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。
チャネル形成領域には、ＬＴＰＳを用いることが好ましい。ＬＴＰＳなどの多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、かつアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
チャネル形成領域には、水素化アモルファスシリコンを用いることが好ましい。水素化アモルファスシリコンは、結晶性シリコンに比べて低温で形成でき、生産性が高く、大型の基板で作製しやすい。
樹脂層の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下としてもよい。樹脂層を薄く形成することで、低コストで半導体装置を作製できる。また、半導体装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、半導体装置の可撓性を高めることができる。
樹脂層の可視光に対する透過性（可視光透過性ともいう）は特に限定されない。例えば、有色の層であってもよく、透明の層であってもよい。ここで、表示装置の表示面側に樹脂層が位置する場合、樹脂層が着色している（有色である）と、光取り出し効率が低下する、取り出される光の色味が変わる、表示品位が低下する等の不具合が生じることがある。
樹脂層は、ウエットエッチング装置、ドライエッチング装置、アッシング装置等を用いて除去することができる。特に、酸素プラズマを用いたアッシングを行って樹脂層を除去することが好適である。
本実施の形態では、基板と樹脂層との間に金属化合物層を有する。金属化合物層が光を吸収する機能を有するため、樹脂層の光の吸収率が低くても、光照射による効果が得られる。したがって、可視光の透過率が高い樹脂層を用いることができる。そのため、表示装置の表示面側に樹脂層が位置していても、高い表示品位を実現できる。また、表示品位を高めるために、着色している（有色の）樹脂層を除去する工程を削減できる。また、樹脂層の材料の選択の幅が広がる。
樹脂層の波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値は、７０％以上１００％以下が好ましく、８０％以上１００％以下が好ましく、９０％以上１００％以下がより好ましい。樹脂層の波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値は、７０％以上１００％以下が好ましく、８０％以上１００％以下が好ましく、９０％以上１００％以下がより好ましい。
樹脂層の可視光に対する透過性が高いと、剥離後に、樹脂層が表示面側に残存していても、光取り出し効率が低下しにくく、好ましい。アクリル樹脂は、可視光に対する透過性が高いため、樹脂層の材料として好適である。アクリル樹脂のベーク温度が低温であると、可視光に対する透過性を高くすることができる。アクリル樹脂のベーク温度は、２００℃以上３５０℃以下が好ましく、２５０℃以上３００℃以下がより好ましい。
本実施の形態では、樹脂層の耐熱温度以下の温度で、トランジスタ等を形成する。樹脂層の耐熱性は、例えば、加熱による重量減少率、具体的には５％重量減少温度等で評価できる。本実施の形態の剥離方法及び半導体装置の作製方法では、工程中の最高温度を低くすることができる。例えば、本実施の形態では、樹脂層の５％重量減少温度を、２００℃以上６５０℃以下、２００℃以上５００℃以下、２００℃以上４００℃以下、または２００℃以上３５０℃以下とすることができる。そのため、材料の選択の幅が広がる。なお、樹脂層の５％重量減少温度は、６５０℃より高くてもよい。
分離前または分離中に、分離界面に水を含む液体を供給することが好ましい。分離界面に水が存在することで、樹脂層と金属化合物層との密着性もしくは接着性をより低下させ、分離に要する力を低減させることができる。また、分離界面に水を含む液体を供給することで、樹脂層と金属化合物層との間の結合を弱めるもしくは切断する効果を奏することがある。液体との化学結合を利用して、樹脂層と金属化合物層との間の結合を切って分離を進行させることができる。例えば、樹脂層と金属化合物層の間に水素結合が形成されている場合、水を含む液体が供給されることで、水と、樹脂層または金属化合物層との間に水素結合が形成され、樹脂層と金属化合物層との間の水素結合が切れることが考えられる。
金属化合物層は、表面張力が小さく、水を含む液体に対する濡れ性が高いことが好ましい。これにより、金属化合物層の表面全体に水を含む液体を行き渡らせ、分離界面に水を含む液体を容易に供給できる。金属化合物層全体に水が広がることで、均一な剥離ができる。
金属化合物層の水を含む液体との接触角は、０°より大きく６０°以下が好ましく、０°より大きく５０°以下がより好ましい。なお、水を含む液体に対する濡れ性が極めて高い場合（例えば接触角が約２０°以下の場合）には、接触角の正確な値の取得が困難なことがある。金属化合物層は、水を含む液体に対する濡れ性が高いほど好適であるため、上記接触角の正確な値が取得できないほど、水を含む液体に対する濡れ性が高くてもよい。
分離界面に水を含む液体が存在することで、分離時に生じる静電気が、機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。また、イオナイザなどを用いて、分離により露出した機能層の表面を除電してもよい。
分離界面に液体を供給した場合は、分離により露出した機能層の表面を乾燥してもよい。
以下では、剥離方法について、具体的に説明する。
本実施の形態では、トランジスタを有する半導体装置を例に挙げて説明する。当該半導体装置は、基板に可撓性を有する材料を用いることで、フレキシブルデバイスとすることができる。なお、本発明の一態様は、半導体装置に限られず、他の機能素子を用いた半導体装置、発光装置、表示装置、及び入出力装置等の各種装置に適用することができる。
なお、各種装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を使ってもよい。
各種装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
各種装置を構成する薄膜を加工する際には、リソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、シャドウマスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
リソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
＜剥離方法例１＞
ここでは、基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層とを積層した状態で加熱する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する、剥離方法について説明する。また、ここでは、当該剥離方法を用いて、トランジスタを有する半導体装置を作製する場合を例に挙げて説明する。加熱する工程では、第１の材料層に、第２の材料層と接する第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、が形成される。また、加熱する工程は、第２の材料層を硬化する工程を兼ねることができる。これにより、半導体装置の製造における工程数を減らすことができ、製造コストを低減することができる。
まず、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成する（図１（Ａ））。金属層１０２は、後に金属化合物層１０５となる層である。
作製基板１０１は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。作製基板１０１に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
金属層１０２には、各種金属や合金等を用いることができる。金属層１０２には、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、錫、ハフニウム、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウム、ランタン、セリウム、ネオジム、ビスマス、及びニオブのうち一つまたは複数を有する層を用いることができる。金属層１０２は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有することが好ましい。
金属層１０２の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下がさらに好ましい。金属層１０２を１０ｎｍ以上の厚さで形成することで、剥離の歩留まりの低下を抑制できる。また、金属層１０２の厚さが１００ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下であると、成膜時間を短くでき、好ましい。
金属層１０２の形成方法に特に限定は無い。例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ゾルゲル法、電気泳動法、スプレー法等を用いて形成することができる。
次に、金属層１０２上に、第１の層１２２を形成する（図１（Ｂ））。第１の層１２２は後に樹脂層１２３となる層である。
図１（Ｂ）では塗布法を用いて金属層１０２の一面全体に第１の層１２２を形成する例を示す。これに限られず、印刷法等を用いて第１の層１２２を形成してもよい。金属層１０２上に、島状の第１の層１２２、開口または凹凸形状を有する第１の層１２２等を形成してもよい。
第１の層１２２は、各種樹脂材料（樹脂前駆体を含む）を用いて形成することができる。
第１の層１２２は、熱硬化性を有する材料を用いて形成することが好ましい。
第１の層１２２は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料（非感光性の材料ともいう）を用いて形成してもよい。
感光性を有する材料を用いると、光を用いたリソグラフィ法により、第１の層１２２の一部を除去し、所望の形状の樹脂層１２３を容易に形成することができる。
第１の層１２２は、ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂前駆体、またはアクリル樹脂を含む材料を用いて形成されることが好ましい。第１の層１２２は、例えば、ポリイミド樹脂と溶媒を含む材料、ポリアミック酸と溶媒を含む材料、またはアクリル樹脂と溶媒を含む材料等を用いて形成できる。なお、第１の層１２２として、ポリイミド樹脂またはポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いると、比較的耐熱性を高められるため好適である。一方で、第１の層１２２として、アクリル樹脂を含む材料を用いると、可視光に対する透過性を高められるため好適である。ポリイミド樹脂及びアクリル樹脂は、それぞれ、半導体装置や表示装置等の各種装置で平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、成膜装置や材料を共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材料を必要としない。このように、第１の層１２２は、特別な材料は必要でなく、半導体装置や表示装置等の各種装置に用いる樹脂材料を用いて形成できるため、コストを削減することができる。
そのほか、第１の層１２２の形成に用いることができる樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
第１の層１２２は、スピンコータを用いて形成することが好ましい。スピンコート法を用いることで、大判基板に薄い膜を均一に形成することができる。
第１の層１２２は、粘度が５ｃＰ以上５００ｃＰ未満、好ましくは５ｃＰ以上１００ｃＰ未満、より好ましくは１０ｃＰ以上５０ｃＰ以下の溶液を用いて形成することが好ましい。溶液の粘度が低いほど、塗布が容易となる。また、溶液の粘度が低いほど、気泡の混入を抑制でき、良質な膜を形成できる。
そのほか、第１の層１２２の形成方法としては、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等が挙げられる。
次に、金属層１０２と第１の層１２２とが積層された状態で加熱処理を行うことで、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを形成する（図１（Ｃ１））。
金属層１０２を加熱することで、金属化合物層１０５が形成される。第１の層１２２を加熱することで樹脂層１２３が形成される。
金属化合物層１０５の構成例を図１（Ｃ２）、（Ｃ３）に示す。図１（Ｃ２）に示す金属化合物層１０５は３層構造であり、図１（Ｃ３）に示す金属化合物層１０５は２層構造である。図１（Ｃ２）、（Ｃ３）に示す金属化合物層１０５は、樹脂層１２３と接する第１の化合物層１１１と、第１の化合物層１１１よりも作製基板１０１側に位置する第２の化合物層１１２とを有する。図１（Ｃ２）に示すように、金属化合物層１０５は、さらに、第２の化合物層１１２よりも作製基板１０１側に位置する第３の化合物層１１３を有することができる。金属化合物層１０５は、４層以上の積層構造であってもよい。
金属化合物層１０５の構成は、断面観察や深さ方向（膜厚方向ともいえる）の分析によって確認することができる。例えば、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等を用いて断面観察を行うことで、金属化合物層１０５の積層数及び厚さ等を確認することができる。また、上述の通り、ＸＰＳを用いて各層の元素の割合を確認することができる。また、高分解能ＴＥＭ−ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などを用いることもできる。
第１の化合物層１１１は、金属化合物層１０５に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層であることが好ましい。第２の化合物層１１２は、金属化合物層１０５に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層であることが好ましい。第３の化合物層１１３は、酸素及び窒素を含むことが好ましい。各層の詳細は上述の記載も参照できる。
金属化合物層１０５の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。なお、金属層１０２を用いて金属化合物層１０５を形成する場合、最終的に形成される金属化合物層１０５の厚さは、成膜した金属層１０２の厚さよりも厚くなることがある。
加熱処理は、例えば、加熱装置のチャンバーの内部に、酸素、窒素、及び希ガス（アルゴンなど）のうち一つまたは複数を含むガスを流しながら行うことができる。または、加熱処理は、大気雰囲気下で加熱装置のチャンバー、ホットプレート等を用いて行うことができる。
加熱処理は、窒素ガスを流しながら行うことが好ましい。これにより、金属化合物層１０５に窒素を十分に含ませることができる。
また、大気雰囲気下や酸素を含むガスを流しながら加熱を行うと、樹脂層１２３が酸化により着色し、可視光に対する透過性が低下することがある。このことからも、窒素ガスを流しながら、加熱を行うことが好ましい。これにより、加熱雰囲気中に含まれる酸素を大気雰囲気よりも少なくすることができ、樹脂層１２３の酸化を抑制し、樹脂層１２３の可視光に対する透過性を高めることができる。
加熱処理により、樹脂層１２３中の脱ガス成分（例えば、水素、水等）を低減することができる。特に、樹脂層１２３上に形成する各層の作製温度以上の温度で加熱することが好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層１２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃以下である場合、樹脂層１２３となる膜を３５０℃以上４５０℃以下で加熱することが好ましく、３５０℃以上４００℃以下がより好ましく、３５０℃以上３７５℃以下がさらに好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層１２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
加熱処理の温度は、トランジスタの作製における最高温度以下とすることが好ましい。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された半導体装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃以下である場合、加熱処理の温度は３５０℃以下とすることが好ましい。
トランジスタの作製における最高温度と、加熱処理の温度を等しくすると、加熱処理を行うことで半導体装置の作製における最高温度が高くなることを防止でき、かつ樹脂層１２３の脱ガス成分を低減できるため、好ましい。
処理時間を長くすることで、加熱温度が比較的低い場合であっても、加熱温度がより高い条件の場合と同等の剥離性を実現できる場合がある。そのため、加熱装置の構成により加熱温度を高められない場合には、処理時間を長くすることが好ましい。
加熱処理の時間は、例えば、５分以上２４時間以下が好ましく、３０分以上１２時間以下がより好ましく、１時間以上６時間以下がさらに好ましい。なお、加熱処理の時間はこれに限定されない。例えば、加熱処理を、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法を用いて行う場合などは、５分未満としてもよい。
加熱装置としては、電気炉や、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって被処理物を加熱する装置等、様々な装置を用いることができる。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。ＲＴＡ装置を用いることによって、処理時間を短縮することができるので、量産する上で好ましい。また、加熱処理はインライン型の加熱装置を用いて行ってもよい。
なお、加熱処理により、樹脂層１２３の厚さは、第１の層１２２の厚さから変化する場合がある。例えば、第１の層１２２に含まれていた溶媒が除去されることや、硬化が進行し密度が増大することにより、体積が減少し、第１の層１２２よりも樹脂層１２３が薄くなる場合がある。
加熱処理を行う前に、第１の層１２２に含まれる溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理ともいう）を行ってもよい。プリベーク処理の温度は用いる材料に応じて適宜決定することができる。例えば、５０℃以上１８０℃以下、８０℃以上１５０℃以下、または９０℃以上１２０℃以下で行うことができる。または、加熱処理がプリベーク処理を兼ねてもよく、加熱処理によって、第１の層１２２に含まれる溶媒を除去してもよい。
樹脂層１２３は、可撓性を有する。作製基板１０１は、樹脂層１２３よりも可撓性が低い。
樹脂層１２３の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層を薄く形成することで、低コストで半導体装置を作製できる。また、半導体装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、半導体装置の可撓性を高めることができる。低粘度の溶液を用いることで、樹脂層１２３を薄く形成することが容易となる。ただし、これに限定されず、樹脂層１２３の厚さは、１０μｍ以上としてもよい。例えば、樹脂層１２３の厚さを１０μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。樹脂層１２３の厚さを１０μｍ以上とすることで、半導体装置の剛性を高めることができるため好適である。
樹脂層１２３の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。樹脂層１２３の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等を構成する層にクラックが生じることや、トランジスタ等が破損することを抑制できる。
次に、樹脂層１２３上に、機能層１３５を形成する（図２（Ａ））。
機能層１３５として、例えば、絶縁層、機能素子を設けることができる。機能素子としては、例えば、トランジスタ等の半導体素子、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子、液晶素子、電気泳動素子、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子等の表示素子、及び検知素子が挙げられる。
機能層１３５は、絶縁層を有することが好ましい。当該絶縁層は、後の加熱工程において、金属化合物層１０５及び樹脂層１２３などから放出される水素、酸素、及び水をブロックする機能を有することが好ましい。
機能層１３５は、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を有することが好ましい。例えば、窒化シリコン膜を、シランガス、水素ガス、及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを含む成膜ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜する。絶縁層の厚さは特に限定されない。例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さとすることができる。
なお、本明細書等において「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものをいう。また、本明細書等において、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものをいう。
そして、機能層１３５上に保護層を形成する。保護層は、半導体装置の最表面に位置する層である。保護層が、有機絶縁膜を有すると、半導体装置の表面に傷がつくことや、クラックが生じてしまうことを抑制できるため好ましい。
図２（Ａ）には、接着層１４５を用いて機能層１３５上に基板１４６を貼り合わせた例を示す。
接着層１４５には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
基板１４６には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１４６には、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。
次に、レーザ光１５５を照射する（図２（Ｂ））。レーザ光１５５は、例えば、図２（Ｂ）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１０１が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１０１）の上側からレーザ光１５５が照射される。
レーザ光１５５は、作製基板１０１を介して金属化合物層１０５と樹脂層１２３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい（図２（Ｂ）の加工領域１５６参照）。また、レーザ光１５５は、金属化合物層１０５中に照射されてもよく、樹脂層１２３中に照射されてもよい。
金属化合物層１０５は、レーザ光１５５を吸収する。樹脂層１２３は、レーザ光１５５を吸収してもよい。
作製基板１０１と金属化合物層１０５の積層構造におけるレーザ光１５５の吸収率は、５０％以上１００％以下が好ましく、７５％以上１００％以下がより好ましく、８０％以上１００％以下がさらに好ましい。当該積層構造が、レーザ光１５５の大半を吸収することで、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との界面で確実に分離することが可能となる。また、樹脂層１２３が光から受けるダメージを低減できる。
レーザ光１５５の照射により、金属化合物層１０５と樹脂層１２３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光１５５の照射により、樹脂層１２３が脆弱化されることがある。
レーザ光１５５としては、少なくともその一部が作製基板１０１を透過し、かつ金属化合物層１０５に吸収される波長の光を選択して用いる。レーザ光１５５は、可視光線から紫外線の波長領域の光であることが好ましい。例えば波長が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光、好ましくは２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光、より好ましくは波長が２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の光を用いることができる。
レーザ光１５５は、金属化合物層１０５のエネルギーギャップよりも高いエネルギーを有することが好ましい。例えば、酸化チタンのエネルギーギャップは、約３．２ｅＶである。したがって、金属化合物層１０５に酸化チタンを用いる場合、光は、３．２ｅＶより高いエネルギーを有することが好ましい。
特に、波長３０８ｎｍのエキシマレーザを用いると、生産性に優れるため好ましい。エキシマレーザは、ＬＴＰＳにおけるレーザ結晶化にも用いるため、既存のＬＴＰＳ製造ラインの装置を流用することができ、新たな設備投資を必要としないため好ましい。波長３０８ｎｍの光のエネルギーは、約４．０ｅＶである。つまり、金属化合物層１０５に酸化チタンを用いる場合、波長３０８ｎｍのエキシマレーザは好適である。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのＵＶレーザなどの固体ＵＶレーザ（半導体ＵＶレーザともいう）を用いてもよい。固体レーザはガスを用いないため、エキシマレーザに比べて、ランニングコストを低減でき、好ましい。また、ピコ秒レーザ等のパルスレーザを用いてもよい。
レーザ光１５５として、線状のレーザ光を用いる場合には、作製基板１０１と光源とを相対的に移動させることでレーザ光１５５を走査し、分離したい領域に亘ってレーザ光１５５を照射する。
ここで、図３（Ａ）に示すように、作製基板１０１の光照射面にゴミなどの異物１５８が付着していると、光の照射ムラが生じることがある。図３（Ａ）は、作製基板１０１上に接して樹脂層１２３が形成されている比較例である。図３（Ａ）では、作製基板１０１と樹脂層１２３の界面またはその近傍において、異物１５８の真下に、光の照射された領域１５９が途切れている部分を有する。この部分は、他の部分に比べて剥離性が低く、作製基板１０１と樹脂層１２３とを分離する工程の歩留まりが低下することが懸念される。
一方、本実施の形態では、作製基板１０１と樹脂層１２３との間に金属化合物層１０５を形成する。金属化合物層１０５は熱伝導性が高い層を有することが好ましい。例えば、図３（Ｂ）に示す金属化合物層１０５の熱伝導性が高いと、金属化合物層１０５が部分的に加熱されても、金属化合物層１０５全体にムラなく熱が伝導する。そのため、作製基板１０１の光照射面に異物１５８が付着していても、金属化合物層１０５の異物１５８の陰になる部分にも熱が伝わることで、剥離性の低い部分が生じることを抑制できる。図３（Ｂ）に示すように、金属化合物層１０５と樹脂層１２３の界面またはその近傍において、異物１５８の真下を含んで一面全体に、加熱された領域１５４が形成される。なお、金属化合物層１０５中に加熱された領域１５４が形成されることもある。
金属化合物層１０５と樹脂層１２３の界面またはその近傍において、光が当たらない領域は、一箇所または複数箇所設けられていてもよい。光が当たらない領域の面積は、特に限定は無く、例えば、それぞれ、１μｍ２以上１ｃｍ２以下である。場合によっては、光が当たらない領域の面積は、１μｍ２以下または１ｃｍ２以上であってもよい。
次に、作製基板１０１と樹脂層１２３とを分離する。金属化合物層１０５と樹脂層１２３との密着性もしくは接着性が低いため、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との界面で分離が生じる（図２（Ｃ１））。また、脆弱化された樹脂層１２３中で分離が生じる場合もある。
例えば、樹脂層１２３に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、作製基板１０１と樹脂層１２３とを分離することができる。具体的には、基板１４６の上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、作製基板１０１から樹脂層１２３を引き剥がすことができる。
ここで、分離界面に水や水溶液など、水を含む液体を添加し、該液体を分離界面に浸透させることで、分離を容易に行うことができる。また、分離時に生じる静電気が、トランジスタなどの機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。図２（Ｃ２）では、液体供給機構１５７を用いて、分離界面に液体を供給する例を示す。
供給する液体としては、水（好ましくは純水）、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液が挙げられる。また、エタノール、アセトン等が挙げられる。また、各種有機溶剤を用いてもよい。
分離前に、樹脂層１２３の一部を作製基板１０１から分離することで、分離の起点を形成してもよい。例えば、作製基板１０１と樹脂層１２３との間に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、基板１４６側から鋭利な形状の器具で樹脂層１２３を切り込み、分離の起点を形成してもよい。または、レーザアブレーション法等のレーザを用いた方法で、分離の起点を形成してもよい。
本実施の形態では、金属化合物層１０５及び樹脂層１２３を積層し、光を照射する。これにより、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１０１と樹脂層１２３とを容易に分離することができる。
本実施の形態の剥離方法を用いることで、低コストで量産性の高い剥離方法、または半導体装置の作製方法を提供することができる。例えば、本実施の形態の剥離方法では、作製基板１０１（例えば、ガラス基板）、または作製基板１０１と金属化合物層１０５との積層体を、複数回繰り返し使うことが可能となるため、生産コストを抑制することができる。
本実施の形態の剥離方法では、光を照射することで容易に分離できる金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを用いるため、歩留まりよく剥離を行うことができる。また、樹脂層１２３を形成（硬化）するための加熱工程により、金属化合物層１０５を同時に形成するため、工程数の増加を抑制できる。
＜剥離方法例２＞
剥離方法例１では、金属層１０２を加熱することで、金属化合物層１０５を形成した。本剥離方法例２では、金属層１０２の少なくとも一部を酸化させて、金属酸化物を含む層１０３を形成し、金属酸化物を含む層１０３を加熱することで、金属化合物層１０５を形成する方法について主に説明する。金属酸化物を含む層１０３を形成することで、剥離に要する力を低減させ、剥離の歩留まりを高めることができる。
以降の剥離方法例では、剥離方法例１と同様の工程について、詳細な説明は省略する。
まず、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成する（図４（Ａ））。
次に、金属層１０２の少なくとも一部を酸化させる。図４（Ｂ）では、金属層１０２の表面にプラズマ１１０を照射する例を示す。これにより、金属酸化物を含む層１０３が形成される（図４（Ｃ））。
金属酸化物を含む層１０３は、金属酸化物を有する。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化モリブデン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、インジウム亜鉛酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
そのほか、金属酸化物としては、酸化インジウム、チタンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタンを含むＩＴＯ、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを含むＺｎＯ、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化スズ、酸化ビスマス、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩等が挙げられる。
本剥離方法例２では、金属層１０２を成膜した後に、当該金属層１０２に酸素を導入することで、金属酸化物を含む層１０３を形成する。このとき、金属層１０２の表面のみ、または金属層１０２全体を酸化させる。前者の場合、金属層１０２に酸素を導入することで、金属層と金属酸化物層との積層構造が形成される。
酸素を含む雰囲気下で金属層１０２を加熱することで、金属層１０２を酸化させることができる。酸素を含むガスを流しながら金属層１０２を加熱することが好ましい。金属層１０２を加熱する温度は、１００℃以上５００℃以下が好ましく、１００℃以上４５０℃以下がより好ましく、１００℃以上４００℃以下がより好ましく、１００℃以上３５０℃以下がさらに好ましい。
金属層１０２は、トランジスタの作製における最高温度以下の温度で加熱されることが好ましい。これにより、半導体装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された半導体装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃以下である場合、加熱処理の温度は３５０℃以下とすることが好ましい。
または、金属層１０２の表面にラジカル処理を行うことで金属層１０２を酸化させることができる。ラジカル処理では、酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも一方を含む雰囲気に、金属層１０２の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一方または双方を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
実施の形態２で詳述するが、金属化合物層１０５の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませることで、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との分離に要する力を低減できる。
金属層１０２の表面にラジカル処理もしくはプラズマ処理を行うことで金属層１０２を酸化させる場合、金属層１０２を高温で加熱する工程が不要となる。そのため、半導体装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。
または、金属層１０２上に、金属酸化物膜を成膜することで、金属酸化物を含む層１０３を形成してもよい。例えば、酸素を含むガスを流しながら、スパッタリング法を用いて金属酸化物膜を成膜することで、金属酸化物を含む層１０３を形成できる。なお、金属層１０２を形成せず、作製基板１０１上に、直接、金属酸化物膜を形成してもよい。金属酸化物膜を成膜することで金属酸化物を含む層１０３を形成する場合も、金属酸化物を含む層１０３の表面にラジカル処理を行うことが好ましい。ラジカル処理では、酸素ラジカル、水素ラジカル、及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも１種を含む雰囲気に、金属酸化物を含む層１０３の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素、水素、または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一つまたは複数を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
そのほか、酸素、水素、水等の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法等を用いることができる。
金属酸化物を含む層１０３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。なお、金属層１０２を用いて金属酸化物を含む層１０３を形成する場合、最終的に形成される金属酸化物を含む層１０３の厚さは、成膜した金属層１０２の厚さよりも厚くなることがある。
金属酸化物を含む層１０３は、酸化チタンまたは酸化タングステンを含むことが好ましい。酸化チタンを用いると、酸化タングステンよりもコストを低減でき、好ましい。
次に、金属酸化物を含む層１０３上に第１の層１２２を形成する（図４（Ｄ））。
次に、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２とが積層された状態で加熱処理を行うことで、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを形成する（図４（Ｅ１））。
金属酸化物を含む層１０３を加熱することで、金属化合物層１０５が形成される。第１の層１２２を加熱することで樹脂層１２３が形成される。
金属化合物層１０５の構成例を図４（Ｅ２）、（Ｅ３）に示す。図４（Ｅ２）に示す金属化合物層１０５は３層構造であり、図４（Ｅ３）に示す金属化合物層１０５は２層構造である。図４（Ｅ２）、（Ｅ３）に示す金属化合物層１０５は、樹脂層１２３と接する第１の化合物層１１１と、第１の化合物層１１１よりも作製基板１０１側に位置する第２の化合物層１１２とを有する。図４（Ｅ２）に示すように、金属化合物層１０５は、さらに、第２の化合物層１１２よりも作製基板１０１側に位置する第３の化合物層１１３を有することができる。
以降は、剥離方法例１の図２（Ａ）以降の工程を参照できる。
以上のように、剥離方法例２では、金属化合物層１０５の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませる。これにより、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との分離に要する力を低減できる。
＜剥離方法例３＞
剥離方法例１では、金属層１０２を加熱することで、金属化合物層１０５を形成した。本剥離方法例３では、金属層１０２と金属窒化物層１０４を積層した状態で加熱することで、金属化合物層１０５を形成する方法について主に説明する。
まず、作製基板１０１上に金属層１０２を形成し、金属層１０２上に金属窒化物層１０４を形成する（図５（Ａ））。
金属層１０２と金属窒化物層１０４は、共通の金属を用いて形成されることが好ましい。金属層１０２と金属窒化物層１０４は、例えば、スパッタリング法を用いて形成できる。例えば、金属層１０２は、プロセスガスにアルゴンガスを用いて形成することができる。例えば、金属窒化物層１０４は、プロセスガスに窒素ガスを用いて形成することができる。
次に、金属窒化物層１０４上に、第１の層１２２を形成する（図５（Ｂ））。
なお、第１の層１２２を形成する前に、金属窒化物層１０４にプラズマ処理を行い、金属酸化物を含む層を形成してもよい。例えば、金属窒化物層１０４の表面側を酸化することで、作製基板１０１側から、金属層１０２、金属窒化物層１０４、金属酸化物層の積層構造を形成してもよい。当該積層構造は、金属酸化物を含む層ということができる。
次に、金属層１０２、金属窒化物層１０４、及び第１の層１２２が積層された状態で、加熱処理を行うことで、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを形成する（図５（Ｃ１））。
金属層１０２及び金属窒化物層１０４を加熱することで、金属化合物層１０５が形成される。第１の層１２２を加熱することで樹脂層１２３が形成される。
金属化合物層１０５の構成例を図５（Ｃ２）、（Ｃ３）に示す。図５（Ｃ２）に示す金属化合物層１０５は３層構造であり、図５（Ｃ３）に示す金属化合物層１０５は２層構造である。図５（Ｃ２）、（Ｃ３）に示す金属化合物層１０５は、樹脂層１２３と接する第１の化合物層１１１と、第１の化合物層１１１よりも作製基板１０１側に位置する第２の化合物層１１２とを有する。図５（Ｃ２）に示すように、金属化合物層１０５は、さらに、第２の化合物層１１２よりも作製基板１０１側に位置する第３の化合物層１１３を有することができる。
以降は、剥離方法例１の図２（Ａ）以降の工程を参照できる。
以上のように、作製基板１０１と樹脂層１２３（第１の層１２２）との間に形成する層は、金属を含む様々な材料を用いて形成することができる。
＜剥離方法例４＞
ここでは、基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層を第１の温度で加熱する工程、第１の温度で加熱された第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層とを積層した状態で第２の温度で加熱する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する、剥離方法について説明する。ここで、第１の温度は、第２の温度よりも高い温度である。第１の温度で加熱することで、第１の材料層に、第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、が形成される。第１の材料層を十分に高い温度で加熱することで、第１の材料層と第２の材料層との剥離性を高めることができる。一方、第２の温度は、第１の温度よりも低くすることができる。そのため、第２の材料層の材料は、高い耐熱性を求められず、選択の幅が広い。また、第２の材料層を加熱する温度が低いと、可視光に対する透過性が低下しにくい。このように、加熱工程を異なる温度で２回行うことで、高い剥離性と、第２の材料層の高い可視光透過性を両立できる。
まず、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成する（図６（Ａ））。
次に、金属層１０２を第１の温度で加熱し、金属化合物層１０５を形成する（図６（Ｂ１））。
第１の温度は、例えば、２００℃以上５００℃以下が好ましく、２００℃以上４５０℃以下がより好ましい。
金属化合物層１０５の構成例を図６（Ｂ２）、（Ｂ３）に示す。図６（Ｂ２）に示す金属化合物層１０５は３層構造であり、図６（Ｂ３）に示す金属化合物層１０５は２層構造である。図６（Ｂ２）、（Ｂ３）に示す金属化合物層１０５は、第１の化合物層１１１と、第１の化合物層１１１よりも作製基板１０１側に位置する第２の化合物層１１２とを有する。図６（Ｂ２）に示すように、金属化合物層１０５は、さらに、第２の化合物層１１２よりも作製基板１０１側に位置する第３の化合物層１１３を有することができる。
次に、金属化合物層１０５上に、第１の層１２２を形成する（図６（Ｃ））。
次に、金属化合物層１０５と第１の層１２２とを積層した状態で第２の温度で加熱処理を行う。第１の層１２２を加熱することで、樹脂層１２３が形成される（図６（Ｄ１））。
第２の温度は、例えば、１００℃以上４５０℃以下が好ましく、１００℃以上４００℃以下がより好ましく、１００℃以上３５０℃以下がさらに好ましい。
金属化合物層１０５の構成例を図６（Ｄ２）、（Ｄ３）に示す。金属化合物層１０５の構成は、図６（Ｂ２）、（Ｂ３）と同様である。
第１の層１２２を形成した後に加熱する目的は、第１の層１２２から溶媒を除去する（プリベーク処理）、第１の層１２２を硬化する（ポストベーク処理）等である。これらは、金属化合物層１０５を形成するための加熱処理よりも低温で行うことができる。つまり、第２の温度は、第１の温度よりも低くすることができる。
第１の層１２２（樹脂層１２３）を加熱する温度を低くできるため、第１の層１２２に耐熱性の低い材料を用いることができ、材料の選択性の幅が広がる。また、樹脂層１２３の着色を抑制することができる。
第１の温度での加熱処理と第２の温度での加熱処理は、それぞれ独立に条件を設定することができる。例えば、温度だけでなく、雰囲気、ガス種、または時間等も異なっていてもよい。
なお、第１の温度での加熱処理と第２の温度での加熱処理は、どちらも窒素雰囲気下、または窒素ガスを流しながら行われることが好ましい。これにより、金属化合物層１０５に窒素を十分に含ませることができる。また、樹脂層１２３の酸化を抑制し、高い可視光透過性を維持することができる。
以降は、剥離方法例１の図２（Ａ）以降の工程を参照できる。
以上のように、本発明の一態様では、樹脂層１２３にかかる最高温度を低くし、かつ、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを容易に分離することができる。これにより、樹脂層１２３の可視光透過性を維持しつつ、剥離の歩留まりを高めることができる。
＜剥離方法例５＞
剥離方法例５では、金属層１０２の表面処理と加工のタイミングについて主に説明する。金属層１０２に対して表面処理及び加工の双方を行う場合、表面処理を行ってから加工する方法（工程１）と、加工してから表面処理を行う方法（工程２）の２通りが考えられる。
工程１について、図７（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）、（Ｅ）、（Ｆ）を用いて説明する。工程２について、図７（Ａ２）、（Ｂ２）、（Ｃ２）、（Ｄ２）、（Ｅ）、（Ｆ）を用いて説明する。
まず、どちらの工程においても、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成する（図７（Ａ１）、（Ａ２））。
次に、工程１では、図７（Ｂ１）に示すように、金属層１０２にプラズマ１１０を照射することで、図７（Ｃ１）に示す金属酸化物を含む層１０３を形成する。そして、金属酸化物を含む層１０３を島状に加工する（図７（Ｄ１））。
一方、工程２では、図７（Ｂ２）に示すように、金属層１０２を島状に加工する。その後、島状の金属層１０２にプラズマ１１０を照射し（図７（Ｃ２））、島状の、金属酸化物を含む層１０３を形成する（図７（Ｄ２））。
本実施の形態の剥離方法は、工程１と工程２のどちらでも行うことができる。特に工程１を用いると、工程２に比べて剥離に要する力を低減できる場合があり、好ましい。これは、金属層１０２が島状に加工される前と後では、プラズマ処理時の放電の状況が変わり、金属層１０２表面の酸化状態に差が生じるためと考えられる。つまり、金属層１０２を島状に加工する前に（金属層１０２がパターニングされる前の状態で）金属層１０２を酸化させる方が、金属層１０２をより均一に酸化させることができ、剥離に要する力を小さくできると考えられる。
プラズマ処理などの表面処理については、剥離方法例２及び実施の形態２の記載を参照できる。
金属層１０２または金属酸化物を含む層１０３の加工方法としては、ドライエッチング、ウエットエッチング等を用いることができる。
そして、どちらの工程においても、島状の金属酸化物を含む層１０３上に第１の層１２２を形成する（図７（Ｅ））。
そして、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２とが積層された状態で加熱処理を行うことで、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを形成する（図７（Ｆ））。図７（Ｆ）の時点の金属化合物層１０５の構成例としては、図４（Ｅ２）、（Ｅ３）に示す２層または３層構造が挙げられる。
以降は、剥離方法例１の図２（Ａ）以降の工程を参照できる。
ここで、樹脂層１２３上に形成する機能層１３５の構成によっては、機能層１３５と金属化合物層１０５との密着性が低い場合がある。機能層１３５と金属化合物層１０５との密着性が低いと、半導体装置の作製工程中に膜剥がれ（ピーリングともいう）が生じ、歩留まりが低下するという問題が生じる。例えば、金属化合物層１０５の最も樹脂層１２３側の層（第１の化合物層）に酸化チタン膜を用い、機能層１３５の最も樹脂層１２３側の層に酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の無機絶縁膜を用いると、膜剥がれが確認されることがある。
そのため、図７（Ｆ）に示すように、樹脂層１２３が島状の金属化合物層１０５の端部を覆うことが好ましい。これにより、積層構造に密着性の低い部分が生じることを抑制し、膜剥がれを低減することができる。したがって、半導体装置の作製工程における歩留まりを高めることができる。また、機能層１３５と金属化合物層１０５の密着性等を考慮する必要が無いため、機能層１３５と金属化合物層１０５それぞれに用いる材料の選択の幅が広がる。
以上のように、本発明の一態様では、密着性の低い界面が形成されることを抑制し、所望のタイミングで金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを分離することができる。これにより、工程中の膜剥がれを抑制し、歩留まりを高めることができる。
本実施の形態で示したように、金属化合物層と樹脂層とを積層し、光を照射することで金属化合物層と樹脂層とを分離することができる。この方法を用いれば、作製基板上に金属化合物層及び樹脂層を介して、機能層を形成した後、機能層を作製基板から剥離して別の基板に転置することができる。例えば、耐熱性の高い作製基板上で形成した機能層を、耐熱性の低い基板に転置することができ、機能層の作製温度が、耐熱性の低い基板によって制限されない。作製基板に比べて軽い、薄い、または可撓性が高い基板等に機能層を転置することで、半導体装置、発光装置、表示装置等の各種装置の軽量化、薄型化、フレキシブル化を実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、金属化合物層と樹脂層とを分離する原理の一例について、図８〜図１１を用いて説明する。
まず、図８及び図９を用いて、Ｈ２Ｏが、金属化合物層２０と樹脂層２３との密着性を阻害する作用（以下、阻害作用）について説明する。
図８において、作製基板１４上に金属化合物層２０が設けられ、金属化合物層２０上に樹脂層２３が設けられている。
金属化合物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属化合物層２０中のうち一方または双方には、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）のうち一つまたは複数が存在する。これらは、金属化合物層１０５の形成に係る工程（金属層、金属窒化物層、金属酸化物を含む層、または金属化合物層の形成工程、プラズマ処理、加熱処理など）の少なくとも一つによって供給することができる。図８のステップ（ｉ）では、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属化合物層２０中に、それぞれ、Ｈ２Ｏ、Ｈ、Ｏ等を有する例を示す。
金属化合物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属化合物層２０中に供給されたＨ、Ｏ、Ｈ２Ｏなどは、樹脂層２３（例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂など）を固体化（固化、硬化）させる工程（例えば、３５０℃での加熱）で当該界面にＨ２Ｏとして析出する場合がある。この場合、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面に析出したＨ２Ｏが、金属化合物層２０と樹脂層２３との密着性を阻害する可能性がある。つまり、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面に析出したＨ２Ｏは、密着性を阻害する作用（阻害作用）を有する。図８のステップ（ｉｉ）では、金属化合物層２０中のＨ２Ｏが金属化合物層２０と樹脂層２３との界面に析出する例を示す。また、図８のステップ（ｉｉ）では、金属化合物層２０中の水素と水酸基（ＯＨ）とが、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面にＨ２Ｏとして析出する例を示す。
次に、作製基板１４、金属化合物層２０、及び樹脂層２３を有する積層体に光を照射する。図９のステップ（ｉｉｉ）では、作製基板１４が上側に位置する状態で積層体を配置する例を示す。図９のステップ（ｉｉｉ）では、搬送機構（図示しない）を用いて、図中の矢印方向に積層体を移動させることで、図の右側から左側に向かって光が照射される。光は、作製基板１４を介して、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍に照射される。ここでは、線状のレーザ光を用いる例を示す。図９のステップ（ｉｉｉ）、（ｉｖ）では、線状ビーム２６が、作製基板１４を介して、加工領域２７に照射される例を示す。光照射により、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面（さらには金属化合物層２０中及び樹脂層２３中）が加熱される。また、光照射により、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面に存在するＨ２Ｏが、高エネルギーで瞬間的に気化（蒸発）してアブレーションが生じる。
図９のステップ（ｖ）では、積層体の上下を反転する例を示す。図９のステップ（ｖｉ）では、金属化合物層２０と樹脂層２３とが分離されている例を示す。光照射により、Ｈ２Ｏが水蒸気となり、体積が膨張する。これにより、金属化合物層２０と樹脂層２３の密着性が弱くなり、金属化合物層２０と樹脂層２３の間を分離することができる。
次に、図１０を用いて、金属化合物層２０と樹脂層２３との間の結合について説明する。
図１０において、金属化合物層２０と樹脂層２３とが積層されている。
金属化合物層２０と樹脂層２３との間には、結合が生じていると考えられる。具体的には共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結合が、金属化合物層２０と樹脂層２３との間に生じている。
図１０のステップ（ｉ）では、金属化合物層２０が有する金属Ｍと、樹脂層２３が有する炭素Ｃとが、酸素Ｏによって結合されている例を示す。
金属化合物層２０と樹脂層２３の積層構造にレーザ光５５を照射する（図１０参照）。ここでは、線状のレーザ光を用いる例を示す。基板と光源とを相対的に移動させることでレーザ光５５を走査し、分離したい領域に亘ってレーザ光５５を照射する。
光照射により、金属化合物層２０と樹脂層２３との界面（さらには金属化合物層２０中及び樹脂層２３中）が加熱され、式（１）（下記及び図１０参照）の反応が生じる。光を照射することで、Ｈ２Ｏ（水蒸気）が、金属Ｍ−酸素Ｏ−炭素Ｃの結合を切断する。そして、金属化合物層２０と樹脂層２３との間の結合を、水素結合にする。
Ｍ−Ｏ−Ｃ＋Ｈ２Ｏ→Ｍ−ＯＨ＋Ｃ−ＯＨ・・・（１）
図１０のステップ（ｉｉ）では、金属化合物層２０が有する金属Ｍと酸素Ｏが結合し、樹脂層２３が有する炭素Ｃと別の酸素Ｏが結合している例を示す。２つの酸素は、それぞれ、別の水素と共有結合を形成している。また、２つの酸素は、それぞれ、他方の酸素と結合している水素と水素結合を形成している。
水素結合は、共有結合に比べて極めて弱い結合であるため、容易に切断することができる。また、光照射のエネルギーにより、水は蒸発して水蒸気になる。このとき膨張する力によって、金属化合物層２０と樹脂層２３の間の水素結合を切断することができる場合がある。したがって、金属化合物層２０と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
図１０のステップ（ｉｉｉ）では、水素結合で結合されていた酸素と水素が離れ、金属化合物層２０と樹脂層２３とが分離されている例を示す。金属化合物層２０が有する金属Ｍと酸素Ｏが結合し、樹脂層２３が有する炭素Ｃと別の酸素Ｏが結合している。２つの酸素は、それぞれ、別の水素と共有結合を形成している。
以上のように、金属化合物層２０と樹脂層２３の積層構造に光を照射することで、Ｈ２Ｏが、金属化合物層２０と樹脂層２３の間の強固な結合を、弱い結合である水素結合に変える。これにより、金属化合物層２０と樹脂層２３の間の分離に要する力を低減させることができる。また、光照射のエネルギーにより、Ｈ２Ｏが膨張することで、金属化合物層２０と樹脂層２３とを分離することができる。
次に、上記阻害作用及び上記式（１）に示す反応に係るＨ２Ｏについて説明する。
Ｈ２Ｏは、金属化合物層２０中、樹脂層２３中、及び金属化合物層２０と樹脂層２３との界面などに存在する場合がある。
また、金属化合物層２０中、樹脂層２３中、及び金属化合物層２０と樹脂層２３との界面などに存在していた水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等は、加熱されてＨ２Ｏとなる場合がある。
金属化合物層２０の内部、金属化合物層２０の表面（樹脂層２３と接する面）、または金属化合物層２０と樹脂層２３の界面に、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）のうち一つまたは複数を添加することが好ましい。
なお、本実施の形態の剥離方法では、上記の阻害作用と、先に示す式（１）の反応と、が同時に生じる場合がある。この場合、金属化合物層２０と樹脂層２３との密着性をさらに低下させる、別言すると金属化合物層２０と樹脂層２３との剥離性をさらに高めることができると推定される。
金属化合物層２０中、樹脂層２３中、及び金属化合物層２０と樹脂層２３との界面などに、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を多く有することが好ましい。反応に寄与するＨ２Ｏを多くすることで、反応を促進し、分離に要する力をより低減させることができる。
例えば、金属化合物層２０を形成する際に、金属化合物層２０中、または金属化合物層２０表面に、Ｈ２Ｏ、水素、酸素、水酸基、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を多く含ませることが好ましい。
具体的には、実施の形態１で例示した、金属層１０２及び金属窒化物層１０４の一方または双方を形成し、ラジカル処理を行うことが好ましい。ラジカル処理では、酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも一方を含む雰囲気に、金属層１０２または金属窒化物層１０４の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一方または双方を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。なお、ラジカル処理を行う対象は、金属層及び金属窒化物層に限られず、金属酸化物、金属酸窒化物などの金属化合物を含む層とすることもできる。また、ラジカル処理では、酸素ラジカル、水素ラジカル、及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも１種を含む雰囲気に、対象物の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素、水素、または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一つまたは複数を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
ラジカル処理は、プラズマ発生装置またはオゾン発生装置を用いて行うことができる。
例えば、酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、水プラズマ処理、オゾン処理等を行うことができる。酸素プラズマ処理は、酸素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水素プラズマ処理は、水素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水プラズマ処理は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。特に水プラズマ処理を行うことで、金属化合物層２０の表面または内部に水分を多く含ませることができ好ましい。
酸素、水素、水（水蒸気）、及び不活性ガス（代表的にはアルゴン）のうち２種以上を含む雰囲気下でのプラズマ処理を行ってもよい。当該プラズマ処理としては、例えば、酸素と水素とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素と水とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、または酸素と水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。プラズマ処理のガスの一つとして、アルゴンガスを用いることで金属層または金属化合物層２０にダメージを与えながら、プラズマ処理を行うことが可能となるため好適である。
２種以上のプラズマ処理を大気に暴露することなく連続で行ってもよい。例えば、アルゴンプラズマ処理を行った後に、水プラズマ処理を行ってもよい。
これにより、図１１に示すように、金属化合物層２０の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませることができる。また、図１１では、樹脂層２３に、炭素Ｃと結合した水素Ｈ（Ｃ−Ｈ）及び炭素Ｃと結合した水酸基ＯＨ（Ｃ−ＯＨ）が含まれる例を示す。これらが、加熱処理や光照射により加熱され、Ｈ２Ｏとなることが考えられる。
以上のように、金属化合物層の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませることで、金属化合物層と樹脂層との分離に要する力を低減できる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、発光装置の作製方法及び表示装置の作製方法について、図１２〜図２０を用いて説明する。また、これら装置を作製するための製造装置について、図２１及び図２２を用いて説明する。
本実施の形態では、主に、実施の形態１で示した剥離方法例４を用いる場合について説明する。剥離方法例４は、第１の材料層にかかる最高温度よりも、第２の材料層にかかる最高温度を低くできる特徴を有する。第２の材料層にかかる最高温度が低いほど、第２の材料層が、高い可視光透過性を維持できる。そのため、光を取り出す側（発光面または表示面）に第２の材料層が残存しても、光取り出し効率が低下しにくく、好ましい。
なお、実施の形態１で説明した剥離方法と同様の部分は、詳細な説明を省略する。
［作製方法例１］
本作製方法例１では、有機ＥＬ素子を有する発光装置を例に挙げて説明する。当該発光装置は、基板に可撓性を有する材料を用いることで、フレキシブルデバイスとすることができる。
まず、作製基板１０１ａ上に、金属層１０２ａを形成する（図１２（Ａ））。
次に、金属層１０２ａの少なくとも一部を酸化させる。図１２（Ｂ）では、金属層１０２ａの表面にプラズマ１１０を照射する例を示す。これにより、金属酸化物を含む層１０３ａが形成される（図１２（Ｃ））。
次に、金属酸化物を含む層１０３ａを第１の温度で加熱し、金属化合物層１０５ａを形成する。なお、第１の温度で加熱する前に、金属酸化物を含む層１０３ａを島状に加工する。もしくは、第１の温度で加熱した後に、金属化合物層１０５ａを島状に加工する。これにより、島状の金属化合物層１０５ａが形成される（図１２（Ｄ））。
金属酸化物を含む層１０３ａを第１の温度で加熱することで、金属化合物層１０５ａに、第１の化合物層と、第１の化合物層よりも基板側に位置する第２の化合物層と、が形成される。金属酸化物を含む層１０３ａを十分に高い温度で加熱することで、金属酸化物を含む層１０３ａと樹脂層１２３ａとの剥離性を高めることができる。
次に、金属化合物層１０５ａ上に、第１の層１２２ａを形成する（図１２（Ｅ））。そして、第１の層１２２ａを島状に加工する。本実施の形態では、金属化合物層１０５ａの端部を覆うように、島状の第１の層１２２ａを形成する。
第１の層１２２ａは、フォトリソグラフィ法を用いて加工することが好ましい。第１の層１２２ａを成膜した後、プリベーク処理を行い、その後フォトマスクを用いて露光を行う。続いて、現像処理を施すことで、不要な部分を除去することができる。
なお、第１の層１２２ａ（後の樹脂層１２３ａ）の形状は１つの島状に限られず、例えば、複数の島状、開口を有する形状などでもよい。また、ハーフトーンマスクもしくはグレートーンマスクを用いた露光技術、または多重露光技術などを用い、第１の層１２２ａ（後の樹脂層１２３ａ）の表面に凹凸形状を形成してもよい。
また、第１の層１２２ａまたは樹脂層１２３ａ上にレジストマスク、ハードマスク等のマスクを形成し、エッチングすることで、所望の形状の樹脂層１２３ａを形成することができる。この方法は、非感光性の材料を用いる場合に特に好適である。
例えば、樹脂層１２３ａ上に無機膜を形成し、無機膜上にレジストマスクを形成する。レジストマスクを用いて、無機膜をエッチングした後、無機膜をハードマスクに用いて、樹脂層１２３ａをエッチングすることができる。
ハードマスクとして用いることができる無機膜としては、各種無機絶縁膜や、導電層に用いることができる金属膜及び合金膜などが挙げられる。
マスクを極めて薄い厚さで形成し、エッチングと同時にマスクを除去することができると、マスクを除去する工程を削減でき、好ましい。
次に、金属化合物層１０５ａと第１の層１２２ａとを積層した状態で第２の温度で加熱処理を行う。島状の第１の層１２２ａを加熱することで、第１の層１２２ａが硬化し、島状の樹脂層１２３ａが形成される（図１２（Ｆ１））。第２の温度は、第１の温度よりも低い温度とすることができる。そのため、可視光透過性の高い樹脂層１２３ａを形成することができる。
金属化合物層１０５ａの構成例を図１２（Ｆ２）、（Ｆ３）に示す。図１２（Ｆ２）に示す金属化合物層１０５ａは３層構造であり、図１２（Ｆ３）に示す金属化合物層１０５ａは２層構造である。図１２（Ｆ２）、（Ｆ３）に示す金属化合物層１０５ａは、樹脂層１２３ａと接する第１の化合物層１１１ａと、第１の化合物層１１１ａよりも作製基板１０１ａ側に位置する第２の化合物層１１２ａとを有する。図１２（Ｆ２）に示すように、金属化合物層１０５ａは、さらに、第２の化合物層１１２ａよりも作製基板１０１ａ側に位置する第３の化合物層１１３ａを有することができる。
次に、発光装置の構成要素を順に形成する。具体的には、樹脂層１２３ａ上に絶縁層１６７を形成し、絶縁層１６７上に導電層１７１、補助配線１７２、導電層１７３、絶縁層１７８、及び発光素子１６０を形成し、発光素子１６０上に絶縁層１６５を形成する。そして、接着層１７４を用いて基板１７５を貼り合わせる（図１３（Ａ））。
発光装置の構成要素の作製工程において、樹脂層１２３ａにかかる温度は、第２の温度以下の温度であることが好ましい。これにより、樹脂層１２３ａの高い可視光透過性を維持することができ、発光装置の光取り出し効率を高めることができる。また、樹脂層１２３ａからの脱ガスを抑制することができ、発光装置の信頼性を高めることができる。
絶縁層１６７は、樹脂層１２３ａに含まれる不純物が、後に形成する発光素子１６０に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。例えば、絶縁層１６７は、樹脂層１２３ａを加熱した際に、樹脂層１２３ａに含まれる水分等が発光素子１６０に拡散することを防ぐことが好ましい。そのため、絶縁層１６７は、バリア性が高いことが好ましい。
絶縁層１６７としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。特に、樹脂層１２３ａ上に窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することが好ましい。
無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。
絶縁層１６７の成膜時の基板温度は、室温（２５℃）以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
発光素子１６０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
図１３（Ａ）に示す発光素子１６０は、ボトムエミッション型の発光素子である。第１の電極１６１は、光を取り出す側の電極であり、可視光を透過する。第２の電極１６３は、光を取り出さない側の電極であり、可視光を反射する。
ＥＬ層１６２には、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。
第１の電極１６１及び第２の電極１６３は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。
導電層１７１及び導電層１７３は、それぞれ、外部接続電極として機能する。導電層１７１は、第１の電極１６１と電気的に接続される。導電層１７１は、絶縁層１７８によって、第２の電極１６３と電気的に絶縁されている。導電層１７３は、第２の電極１６３と電気的に接続される。導電層１７３は、絶縁層１７８によって、第１の電極１６１と電気的に絶縁されている。
可視光を透過する導電膜は、金属膜などに比べて抵抗率が高い場合がある。そのため、第１の電極１６１と接する補助配線１７２を設けることが好ましい。補助配線１７２は、導電層１７１及び導電層１７３と同一の材料及び同一の工程で形成することができる。補助配線１７２には、抵抗率の低い金属材料を用いることが好ましい。
絶縁層１６５は、発光素子１６０に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。発光素子１６０は、絶縁層１６５によって封止される。第２の電極１６３を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層１６５を形成することが好ましい。
絶縁層１６５は、絶縁層１６７に用いることのできるバリア性の高い無機絶縁膜を有することが好ましい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜を積層して用いてもよい。
絶縁層１６５は、ＡＬＤ法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。ＡＬＤ法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ＡＬＤ法を用いると絶縁層１６５のカバレッジが良好となり好ましい。
接着層１７４については、接着層１４５の記載を援用できる。
基板１７５については、基板１４６の記載を援用できる。
次に、レーザ光１５５を照射する（図１３（Ｂ））。レーザ装置において、作製基板１０１ａが上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１０１ａ）の上側からレーザ光１５５が照射される。
次に、樹脂層１２３ａに分離の起点を形成する（図１３（Ｃ））。例えば、基板１７５側から、樹脂層１２３ａの端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具１５３を差し込み、枠状に切れ目を入れる。基板１７５に樹脂を用いる場合に好適である。または、樹脂層１２３ａに、枠状にレーザ光を照射してもよい。
本作製方法例１では、金属化合物層１０５ａ及び樹脂層１２３ａが島状に設けられている。作製基板１０１ａにこれらの層が設けられていない部分（作製基板１０１ａと絶縁層１６７が接する部分）は、レーザ光１５５が照射された後も密着性が高い。そのため、樹脂層１２３ａが金属化合物層１０５ａから意図せず剥がれることを抑制できる。そして、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａとを分離することができる。したがって、分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、分離工程、及び発光装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａとを分離する（図１４（Ａ））。図１４（Ａ）に示すように、金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａとの界面で分離が生じる。
そして、露出した樹脂層１２３ａに、接着層１７６を用いて、基板１７７を貼り合わせる（図１４（Ｂ））。また、図１４（Ｂ）に示すように、基板１７５及び接着層１７４に、導電層１７１に達する開口と、導電層１７３に達する開口を形成し、導電層１７１及び導電層１７３を露出させる。
なお、図１４（Ｃ）に示すように、樹脂層１２３ａを除去し、絶縁層１６７に、接着層１７６を用いて、基板１７７を貼り合わせることもできる。例えば、樹脂層１２３ａは、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去することができる。樹脂層１２３ａを除去することで、発光装置の厚さを薄くすることができ、可撓性を高めることができる。
前述の通り、本作製方法例１では、樹脂層１２３ａの可視光透過性を高くすることができる。そのため、発光素子１６０が発する光を取り出す側に樹脂層１２３ａが残存していても、光取り出し効率が低下しにくい。そのため、樹脂層１２３ａを除去しなくても、光取り出し効率の高い発光装置を作製することができる。これにより、発光装置の作製工程を簡略化することができる。
また、本実施の形態において、樹脂層１２３ａを厚く設ける必要は無い。樹脂層１２３ａの厚さは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下、さらには、０．１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。そのため、樹脂層１２３ａを除去しなくても、可撓性の高い発光装置を作製することができる。このことからも、樹脂層１２３ａの除去工程を削減することができ、好ましい。
接着層１７６及び基板１７７は、発光素子１６０が発する光の透過性が高いことが好ましい。
基板１７７は、発光装置の支持基板として機能することができる。基板１７７にはフィルムを用いることが好ましく、特に樹脂フィルムを用いることが好ましい。これにより発光装置の軽量化、薄型化が可能となる。また、フィルム基板を用いた発光装置は、ガラスや金属などを用いる場合に比べて、破損しにくい。また、発光装置の可撓性を高めることができる。
接着層１７６には、接着層１７４に用いることができる材料を適用することができる。基板１７７には、基板１７５に用いることができる材料を適用することができる。
以上のように、本実施の形態では、高い可視光透過性を有する樹脂層を用いて、作製基板を剥離することができる。そのため、樹脂層を除去しなくても、光取り出し効率の高い発光装置を作製することができる。また、厚さの薄い樹脂層を用いることができるため、可撓性の高い発光装置を作製することができる。
［作製方法例２］
本作製方法例２では、トランジスタ及び有機ＥＬ素子を有する表示装置（アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置ともいう）を例に挙げて説明する。さらに、本作製方法例２では、トランジスタ、有機ＥＬ素子、及び検知素子を有する表示装置（入出力装置、タッチパネルともいえる、以下、タッチパネルと記す）についても説明する。これらの表示装置は、基板に可撓性を有する材料を用いることで、フレキシブルデバイスとすることができる。
本作製方法例２では、作製基板１０１ａ上に、表示装置の一方の基板側の構成要素を形成し、作製基板１０１ｂ上に、表示装置の他方の基板側の構成要素を形成する。これらの構成要素は、作製基板上に、金属化合物層と樹脂層とを介して形成される。これにより、これらの構成要素を作製基板から剥離し、可撓性を有する基板に転置することができる。
まず、作製方法例１と同様に、図１２（Ａ）〜（Ｆ）の各工程を行い、作製基板１０１ａ上に金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａとを積層して形成する。
次に、表示装置の一方の基板側の構成要素を順に形成する。樹脂層１２３ａは、可視光透過性の高い層であるため、樹脂層１２３ａ上には、表示面側に位置する構成要素を形成することが好ましい。具体的には、樹脂層１２３ａ上に絶縁層１９１を形成し、絶縁層１９１上に着色層１９７及び遮光層１９８を形成する（図１５（Ａ））。さらに、オーバーコート等を形成してもよい。
表示装置の構成要素の作製工程において、樹脂層１２３ａにかかる温度は、第２の温度以下の温度であることが好ましい。これにより、樹脂層１２３ａの高い可視光透過性を維持することができ、表示装置の光取り出し効率を高めることができる。また、樹脂層１２３ａからの脱ガスを抑制することができ、表示装置の信頼性を高めることができる。
絶縁層１９１については、絶縁層１６７の記載を援用できる。
着色層１９７として、カラーフィルタ等を用いることができる。着色層１９７は発光素子１６０の表示領域と重なるように配置する。
遮光層１９８として、ブラックマトリクス等を用いることができる。遮光層１９８は、絶縁層２０９と重なるように配置する。
また、タッチパネルを形成する場合、絶縁層１９１上に検知素子を形成し、検知素子上に、着色層１９７及び遮光層１９８を形成する（図１５（Ｂ））。
タッチセンサとして、指等の検知対象の近接または接触を検知することができるさまざまなセンサを適用することができる。
タッチセンサとしては、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
図１５（Ｂ）に示す検知素子は、導電層１８１と導電層１８２を有する。導電層１８１及び導電層１８２上には絶縁層１８４が設けられており、絶縁層１８４上に導電層１８３が設けられている。導電層１８３は、１つの導電層１８１を挟む２つの導電層１８２を電気的に接続する。導電層１８３上には、絶縁層１８５が設けられており、絶縁層１８５上に、着色層１９７及び遮光層１９８が設けられている。導電層１８１及び導電層１８２は、表示装置の表示領域と重ねて設けられるため、可視光に対する透過性が高い材料を用いて形成する。
また、図１６（Ａ）に示すように、作製基板１０１ｂ上に金属化合物層１０５ｂと樹脂層１２３ｂとを積層して形成する。金属化合物層１０５ｂと樹脂層１２３ｂは、実施の形態１で例示した方法のいずれか一、または複数を組み合わせて形成することができる。例えば、金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａと同様の作製方法を適用してもよい。
また、実施の形態１の剥離方法例１〜３等で示したように、１回の加熱処理により、金属化合物層１０５ｂと樹脂層１２３ｂを形成してもよい。樹脂層１２３ｂは、表示装置の光取り出し面側に位置しない層であるため、可視光透過性が低くてもよい。
例えば、樹脂層１２３ａにアクリル樹脂を用い、かつ、樹脂層１２３ｂにポリイミド樹脂を用いることが好ましい。アクリル樹脂は、ポリイミド樹脂に比べて可視光透過性が高いため、光取り出し側に位置する樹脂層１２３ａの材料として好適である。また、ポリイミド樹脂は、アクリル樹脂に比べて耐熱性が高いため、ポリイミド樹脂上に、トランジスタ等を比較的高温で形成することができる。したがって、信頼性の高いトランジスタを作製でき、好ましい。
次に、表示装置の他方の基板側の構成要素を順に形成する。具体的には、樹脂層１２３ｂ上に絶縁層１４１を形成し、絶縁層１４１上にトランジスタ２１０、絶縁層２０８、絶縁層２０９、及び発光素子１６０を形成する（図１６（Ａ））。
絶縁層１４１については、絶縁層１６７の記載を援用できる。
ここで、表示装置に用いることができるトランジスタについて説明する。
表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
図１６（Ａ）では、トランジスタ２１０として、半導体層に金属酸化物を有する、トップゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタの半導体には、酸化物半導体を用いることが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
トランジスタ２１０は、導電層２０１、絶縁層２０２、導電層２０３ａ、導電層２０３ｂ、半導体層、導電層２０５、絶縁層２０６、及び絶縁層２０７を有する。導電層２０１は、ゲートとして機能する。導電層２０５は、バックゲートとして機能する。絶縁層２０２及び絶縁層２０６は、ゲート絶縁層として機能する。半導体層は、チャネル領域２０４ａと一対の低抵抗領域２０４ｂとを有する。チャネル領域２０４ａは、絶縁層２０６を介して、導電層２０５と重なる。チャネル領域２０４ａは、絶縁層２０２を介して、導電層２０１と重なる。導電層２０３ａは、絶縁層２０７に設けられた開口を介して、一対の低抵抗領域２０４ｂの一方と電気的に接続される。同様に、導電層２０３ｂは、一対の低抵抗領域２０４ｂの他方と電気的に接続される。絶縁層２０２、絶縁層２０６、及び絶縁層２０７には各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、絶縁層２０２及び絶縁層２０６に含まれる、チャネル領域２０４ａと接する絶縁膜には、酸化物絶縁膜が好適であり、絶縁層２０７には、窒化物絶縁膜が好適である。
トランジスタ２１０には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動することが好ましい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
表示装置が有する導電層には、それぞれ、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、もしくはタングステン等の金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。または、酸化インジウム、ＩＴＯ、タングステンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、チタンを含むインジウム酸化物、チタンを含むＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、ＺｎＯ、ガリウムを含むＺｎＯ、またはシリコンを含むＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。また、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた、多結晶シリコンもしくは酸化物半導体等の半導体、またはニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。また、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。また、不純物元素を含有させた酸化物半導体等の半導体を用いてもよい。または、銀、カーボン、もしくは銅等の導電性ペースト、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを用いて形成してもよい。導電性ペーストは、安価であり、好ましい。導電性ポリマーは、塗布しやすく、好ましい。
半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。金属酸化物については、実施の形態４で詳述する。
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
その他のトランジスタの構成例を図１６（Ｂ）〜（Ｄ）に示す。
図１６（Ｂ）に示すトランジスタ２２０は、半導体層２０４に金属酸化物を有する、ボトムゲート構造のトランジスタである。
トランジスタ２２０は、導電層２０１、絶縁層２０２、導電層２０３ａ、導電層２０３ｂ、及び半導体層２０４を有する。導電層２０１は、ゲートとして機能する。絶縁層２０２は、ゲート絶縁層として機能する。半導体層２０４は、絶縁層２０２を介して、導電層２０１と重なる。導電層２０３ａ及び導電層２０３ｂは、それぞれ、半導体層２０４と電気的に接続される。トランジスタ２２０は、絶縁層２１１と絶縁層２１２によって覆われていることが好ましい。絶縁層２１１及び絶縁層２１２には各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、絶縁層２１１には、酸化物絶縁膜が好適であり、絶縁層２１２には、窒化物絶縁膜が好適である。
図１６（Ｃ）に示すトランジスタ２３０は、半導体層にＬＴＰＳを有する、トップゲート構造のトランジスタである。
トランジスタ２３０は、導電層２０１、絶縁層２０２、導電層２０３ａ、導電層２０３ｂ、半導体層、及び絶縁層２１３を有する。導電層２０１は、ゲートとして機能する。絶縁層２０２は、ゲート絶縁層として機能する。半導体層は、チャネル領域２１４ａ及び一対の低抵抗領域２１４ｂを有する。半導体層はさらにＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域を有していてもよい。図１６（Ｃ）では、チャネル領域２１４ａと低抵抗領域２１４ｂの間にＬＤＤ領域２１４ｃを有する例を示す。チャネル領域２１４ａは、絶縁層２０２を介して、導電層２０１と重なる。導電層２０３ａは、絶縁層２０２及び絶縁層２１３に設けられた開口を介して、一対の低抵抗領域２１４ｂの一方と電気的に接続される。同様に、導電層２０３ｂは、一対の低抵抗領域２１４ｂの他方と電気的に接続される。絶縁層２１３には、各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、絶縁層２１３には窒化物絶縁膜が好適である。
図１６（Ｄ）に示すトランジスタ２４０は、半導体層２２４に水素化アモルファスシリコンを有する、ボトムゲート構造のトランジスタを示す。
トランジスタ２４０は、導電層２０１、絶縁層２０２、導電層２０３ａ、導電層２０３ｂ、不純物半導体層２２５、及び半導体層２２４を有する。導電層２０１は、ゲートとして機能する。絶縁層２０２は、ゲート絶縁層として機能する。半導体層２２４は、絶縁層２０２を介して、導電層２０１と重なる。導電層２０３ａ及び導電層２０３ｂは、それぞれ、不純物半導体層２２５を介して、半導体層２２４と電気的に接続される。トランジスタ２４０は、絶縁層２２６に覆われていることが好ましい。絶縁層２２６には、各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、絶縁層２２６には窒化物絶縁膜が好適である。
次に、トランジスタ２１０上に形成される構成要素について説明する。
トランジスタ２１０上には、絶縁層２０８を形成する。絶縁層２０８には、導電層２０３ｂに達する開口を形成する。絶縁層２０８は、後に形成する発光素子１６０の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層２０８には、各種有機絶縁膜及び各種無機絶縁膜を用いることができる。
図１６（Ａ）に示す発光素子１６０は、トップエミッション型の発光素子である。第１の電極１６１は、光を取り出さない側の電極であり、可視光を反射する。第２の電極１６３は、光を取り出す側の電極であり、可視光を透過する。第１の電極１６１の端部は、絶縁層２０９によって覆われる。絶縁層２０９には、各種有機絶縁膜及び各種無機絶縁膜を用いることができる。第１の電極１６１は、絶縁層２０８に設けられた開口を介して、導電層２０３ｂと電気的に接続される。これにより、トランジスタ２１０と発光素子１６０とを電気的に接続することができる。
ＥＬ層１６２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層１６２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。ＥＬ層１６２を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。
次に、作製基板１０１ｂのトランジスタ２１０等が形成されている面と、作製基板１０１ａの着色層１９７等が形成されている面とを、接着層１９５を用いて貼り合わせる（図１７（Ａ））。
次に、レーザ光１５５を照射する（図１７（Ｂ））。
作製基板１０１ａと作製基板１０１ｂはどちらを先に分離してもよい。ここでは、作製基板１０１ｂよりも先に作製基板１０１ａを分離する例を示す。
レーザ光１５５は、作製基板１０１ａを介して金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａとの界面またはその近傍に照射されることが好ましい。また、レーザ光１５５は、金属化合物層１０５ａ中に照射されてもよく、樹脂層１２３ａ中に照射されてもよい。
レーザ光１５５の大部分は、レーザ光１５５が照射される側の作製基板、金属化合物層、及び樹脂層の３層で吸収される。そのため、１度のレーザ光１５５の照射によって、金属化合物層１０５ａと樹脂層１２３ａの密着性または金属化合物層１０５ｂと樹脂層１２３ｂの密着性の一方のみを低下させることができる。作製基板１０１ａと作製基板１０１ｂとで、分離のタイミングを変えることができるため、作製基板１０１ａと作製基板１０１ｂをそれぞれ別工程で分離することができる。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、作製基板１０１ａと樹脂層１２３ａとを分離する（図１８（Ａ））。なお、分離の起点を形成してもよい。
次に、作製基板１０１ａから分離することで露出した樹脂層１２３ａと、基板１７５とを、接着層１７４を用いて貼り合わせる（図１８（Ｂ））。
前述の通り、本作製方法例２では、樹脂層１２３ａの可視光透過性を高くすることができる。そのため、発光素子１６０が発する光を取り出す側に樹脂層１２３ａが残存していても、光取り出し効率が低下しにくい。そのため、樹脂層１２３ａを除去しなくても、光取り出し効率の高い発光装置を作製することができる。これにより、発光装置の作製工程を簡略化することができる。なお、樹脂層１２３ａを除去し、絶縁層１９１と基板１７５とを接着してもよい。
接着層１７４及び基板１７５は、発光素子１６０が発する光の透過性が高いことが好ましい。
次に、レーザ光１５５を照射する（図１９（Ａ））。レーザ光１５５は、作製基板１０１ｂを介して金属化合物層１０５ｂと樹脂層１２３ｂとの界面またはその近傍に照射されることが好ましい。また、レーザ光１５５は、金属化合物層１０５ｂ中に照射されてもよく、樹脂層１２３ｂ中に照射されてもよい。
次に、樹脂層１２３ｂに分離の起点を形成する（図１９（Ｂ））。図１９（Ｂ）では、基板１７５側から、樹脂層１２３ｂの端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具１５３を差し込み、枠状に切れ目を入れる。
分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、作製基板１０１ｂと樹脂層１２３ｂとを分離することができる。したがって、分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、作製基板１０１ｂと樹脂層１２３ｂとを分離する（図２０（Ａ））。
次に、作製基板１０１ｂから分離することで露出した樹脂層１２３ｂと、基板１７７とを、接着層１７６を用いて貼り合わせる（図２０（Ｂ））。
樹脂層１２３ｂ、接着層１７６、及び基板１７７は、発光素子１６０が発する光を取り出す側とは反対側に位置するため、これらの可視光透過性は問わない。
作製方法例２は、本発明の一態様の剥離方法を２回行って表示装置を作製する例である。本発明の一態様では、表示装置を構成する機能素子等は、全て作製基板上で形成するため、精細度の高い表示装置を作製する場合においても、可撓性を有する基板には、高い位置合わせ精度が要求されない。よって、簡便に可撓性を有する基板を貼り付けることができる。
以上のように、本実施の形態では、高い可視光透過性を有する樹脂層を用いて、作製基板を剥離することができる。そのため、樹脂層を除去しなくても、光取り出し効率の高い表示装置を作製することができる。また、厚さの薄い樹脂層を用いることができるため、可撓性の高い表示装置を作製することができる。
なお、本実施の形態で例示した発光装置または表示装置が有する樹脂層１２３ａ、１２３ｂの表面を分析することで、金属化合物層１０５ａ、１０５ｂに含まれる金属が検出されることがある。
［積層体の作製装置の例］
次に、図２１を用いて、積層体の作製装置の一例を説明する。図２１に示す積層体の作製装置は、本発明の一態様の剥離方法を用いて作製基板から機能層を剥離し、機能層を別の基板に転置することができる。図２１に示す積層体の作製装置を用いて、半導体装置、表示装置等の積層体を作製することができる。
図２１に示す積層体の作製装置は、レーザ照射ユニット６１０、基板反転ユニット６３０、複数の搬送ローラ（搬送ローラ６４３、６４４、６４５、６４６等）、テープリール６０２、巻き取りリール６８３、方向転換ローラ６０４、及び押圧ローラ６０６を有する。
図２１に示す積層体の作製装置で処理できる積層体５６は、例えば被剥離体５６ａと支持体５６ｂが積層された構成を有する。積層体５６は、被剥離体５６ａと支持体５６ｂとの間で剥離が生じる。被剥離体５６ａは例えば樹脂層を有し、支持体５６ｂは例えば作製基板を有する。
図２１に示す積層体の作製装置は、積層体５６に支持体６０１を貼り付け、支持体６０１を引っ張ることで被剥離体５６ａを積層体５６から剥離する。支持体６０１を用いて、積層体５６を自動的に分離することができ、作業時間の短縮及び製品の製造歩留まりを向上させることができる。
支持体５６ｂと分離された被剥離体５６ａは、接着剤を用いて支持体６７１と貼り合わされる。これにより、支持体６０１、被剥離体５６ａ、及び支持体６７１がこの順で積層された積層体５９を作製することができる。
複数の搬送ローラは、積層体５６を搬送することができる。積層体５６を搬送する搬送機構は、搬送ローラに限られず、ベルトコンベア、または搬送ロボット等を用いてもよい。また、搬送機構上のステージに、積層体５６を配置してもよい。
搬送ローラ６４３、搬送ローラ６４４、搬送ローラ６４５、搬送ローラ６４６は、複数に並べられた搬送ローラの１つであり、所定の間隔で設けられ、積層体５６、被剥離体５６ａ、または支持体５６ｂの送出方向（実線矢印で示す右回転する方向）に回転駆動される。複数に並べられた搬送ローラは、それぞれ図示しない駆動部（モータ等）により回転駆動される。
レーザ照射ユニット６１０は、積層体５６にレーザを照射するユニットである。レーザとしては、例えば波長３０８ｎｍの紫外光を出力するエキシマレーザなどを用いることができる。また、高圧水銀ランプやＵＶ−ＬＥＤなどを用いてもよい。
図２１に示すように、積層体５６は、上側に支持体５６ｂが位置する状態で、レーザ照射ユニット６１０に搬送される。
エキシマレーザは高出力のパルスレーザであり、光学系にてビームを線状に整形することができる。線状ビームのレーザ光の照射位置において基板を移動させることで基板全体または必要箇所にレーザ光を照射することができる。なお、線状ビームは、用いる基板の一辺と同等以上の長さとすれば、基板を一方向に移動するのみで基板全体にレーザ光を照射することができる。パルスレーザの発振周波数は、１Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下が好ましく、６０Ｈｚ近傍がより好ましい。
エキシマレーザ装置には、レーザ発振器を一つ搭載した装置の他、二つ以上のレーザ発振器を搭載する装置を用いることもできる。複数のレーザ発振器を搭載する装置においては、それぞれのレーザ発振器から同期されて出力されたレーザ光を光学系にて合成する（重ね合わす）ことで高エネルギー密度のレーザ光を得ることができる。したがって、本実施の形態の用途においては、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ）以上、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）以上、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）以上、または第８世代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）以上のサイズのガラス基板の処理を行うこともできる。また、複数のレーザ発振器を搭載する装置では、それぞれのレーザ発振器から出力されるレーザ光が互いに出力ばらつきを補完するため、１パルス毎の強度ばらつきが少なくなり、歩留りの高い処理を行うことができる。なお、複数の発振器に替えて、複数のエキシマレーザ装置を用いてもよい。
図２２（Ａ）にエキシマレーザを用いたレーザ照射ユニット６１０の一例を示す。二つのレーザ発振器を有するエキシマレーザ装置６６０から出力されたレーザ光６１０ａ、６１０ｂは光学系６３５にて合成される。さらに光学系６３５にて横長に伸張されたレーザ光６１０ｃは、ミラー６５０を介してレンズ６８０に入射する。レンズ６８０を透過したレーザ光６１０ｄはレーザ光６１０ｃに比べて縮小される。このとき、レーザ光６１０ｄが、積層体５６が有する加工領域６４０に支持体５６ｂ（例えばガラス基板）を介して照射されるようにする。以下では、レーザ光６１０ｄのうち、加工領域６４０に照射される部分を、線状ビーム６１０ｅと記す。
なお、ここでは二つのレーザ発振器を有する例を示したが、一つのレーザ発振器を有する構成としてもよく、これにより、装置を簡略化できる。また、三つ以上のレーザ発振器を有する構成としてもよく、これにより線状ビーム６１０ｅの強度を高めることができる。
そして、搬送ローラ６４４により図中の矢印方向に積層体５６を移動させることで、加工領域６４０に線状ビーム６１０ｅを照射することができる。
図２２（Ａ）に示すように、積層体５６を搬送ローラ６４４により一定の速度で搬送しながら線状ビーム６１０ｅを照射することにより、プロセス時間を短縮することが可能となる。なお、積層体５６を少なくとも一方向に移動可能なステージに配置し、ステージを動かしながら線状ビーム６１０ｅを照射してもよい。なお、ステージを用いる場合には、進行方向に対して横方向、及び高さ方向に移動可能なステージを用い、線状ビーム６１０ｅの焦点の位置や深さを調整できる構成とすることが好ましい。なお、図２２（Ａ）では、積層体５６を移動させることで、線状ビーム６１０ｅを照射する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、積層体５６を固定し、エキシマレーザ装置６６０などを移動させて、積層体５６に線状ビーム６１０ｅを照射してもよい。
図２２（Ａ）では、線状ビーム６１０ｅが照射される加工領域６４０が、積層体５６の端部よりも内側に位置する例を示している。これにより、加工領域６４０の外側の領域は密着性が高い状態を維持するため、搬送時に剥離が生じてしまうことを抑制できる。なお、線状ビーム６１０ｅの幅が積層体５６の幅と等しい、または積層体５６の幅よりも大きくてもよい。その場合、積層体５６全体に線状ビーム６１０ｅを照射することができる。
図２２（Ｂ）に、線状ビーム６１０ｅが積層体５６の加工領域６４０に照射される様子を示す。積層体５６は、作製基板５８と、第１の層５７ａと、第２の層５７ｂとを有する。ここで、作製基板５８と第２の層５７ｂを含む部分が支持体５６ｂに相当し、第１の層５７ａを含む部分が被剥離体５６ａに相当する。
例えば、第１の層５７ａが上記樹脂層１２３に相当し、第２の層５７ｂが上記金属化合物層１０５に相当する。
レーザ光６１０ｄは、作製基板５８を透過し、線状ビーム６１０ｅは、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面、またはその近傍に照射されることが好ましい。特に、線状ビーム６１０ｅは、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面、またはその近傍に焦点が位置することが好ましい。
また、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面に線状ビーム６１０ｅの焦点が位置することで、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面に存在しうる水が気化し、水の体積が急激に膨張する場合がある。この場合、水の体積の膨張に伴い、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面、またはその近傍で剥離現象が生じると推定される。
なお、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して、アモルファスシリコン膜を結晶化させる技術がある。当該技術の場合、アモルファスシリコン膜の内部にレーザ光の焦点を合わせる。しかしながら、本発明の一態様においては、図２２（Ｂ）に示すように、レーザ光（ここでは、線状ビーム６１０ｅ）の焦点は、第１の層５７ａと、第２の層５７ｂとの界面またはその近傍である。このように本発明の一態様は、レーザ光の焦点位置がアモルファスシリコン膜を結晶化させる技術と相違している。
また、線状ビーム６１０ｅの焦点深度が十分に大きい（深い）場合、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面またはその近傍だけでなく、第１の層５７ａの厚さ方向全体、第２の層５７ｂの厚さ方向全体、または第１の層５７ａと第２の層５７ｂの両方の厚さ方向全体に亘って、線状ビーム６１０ｅの焦点が位置する場合がある。
なお、エキシマレーザとしては、波長３０８ｎｍまたはそれよりも波長が長いものを用いることが好ましい。波長３０８ｎｍ以上であれば、支持体５６ｂにガラス基板を用いた場合においても加工に必要なレーザ光を十分に透過させることができる。
図２１に示す基板反転ユニット６３０は、積層体５６の上下を入れ替えるユニットである。例えば積層体５６の上下を挟む搬送ローラを有し、当該搬送ローラが回転する機構を有する構成とすることができる。なお、基板反転ユニット６３０の構成はこれに限られず、積層体５６の上下を挟む搬送ローラが、らせん状に配置された構成としてもよいし、反転可能な搬送アームを有する構成としてもよい。
基板反転ユニット６３０を通過した積層体５６は、図２１に示すように、被剥離体５６ａが上側に位置する状態となる。
テープリール６０２は、ロールシート状の支持体６０１を繰り出すことができる。支持体６０１を繰り出す速度は可変であることが好ましい。例えば、該速度を比較的遅くすることで、積層体の剥離不良、または剥離した部材におけるクラックの発生を抑制できる。
巻き取りリール６８３は、積層体５９を巻き取ることができる。
テープリール６０２及び巻き取りリール６８３を用いて、支持体６０１に張力を加えることができる。
支持体６０１は、連続的または間欠的に繰り出される。支持体６０１を連続的に繰り出すと、均一な速度、均一な力で剥離を行うことができるため、好ましい。剥離工程においては、剥離の進行が途中で停止することなく連続することが好ましく、等速で剥離を進行させることがより好ましい。剥離の進行を途中で停止し再び当該領域から剥離を始めると、剥離の進行が連続した場合とは異なり、当該領域に歪等がかかる。そのため、当該領域の微細構造の変化、または当該領域にある電子デバイス等の特性変化が起こり、例えば表示装置などでは、その影響が表示に現れることがある。
支持体６０１として、有機樹脂、金属、合金、またはガラス等を用いたロールシート状のフィルムを用いることができる。
図２１では、支持体６０１に、可撓性基板など、作製する装置（例えばフレキシブルデバイス）を被剥離体５６ａとともに構成する部材を用いる。支持体６０１は、キャリアテープなど、作製する装置を構成しない部材であってもよい。
方向転換ローラ６０４によって、支持体６０１の送り方向を変えることができる。図２１では、方向転換ローラ６０４は、テープリール６０２と押圧ローラ６０６の間に位置する例を示す。
支持体６０１は、押圧ローラ６０６及び搬送ローラ６４６によって、積層体５６（被剥離体５６ａ）に貼り付けられる。
図２１の構成では、支持体６０１が、押圧ローラ６０６に届く手前で、積層体５６と接触することを抑制できる。そのため、支持体６０１と積層体５６の間に気泡が混入することを抑制できる。
押圧ローラ６０６は、図示しない駆動部（モータ等）により回転駆動される。押圧ローラ６０６が回転することで、積層体５６に被剥離体５６ａを引き剥がす力がかかり、被剥離体５６ａが剥がれる。このとき、積層体５６に剥離の起点が形成されていることが好ましい。被剥離体５６ａは、剥離の起点から剥がれ始める。そして、積層体５６は、被剥離体５６ａと支持体５６ｂに分離される。
積層体５６から被剥離体５６ａを引き剥がす機構は、押圧ローラ６０６に限られず、凸面（凸曲面、凸状の曲面ともいえる）を有する構造体を適用することができる。例えば、円筒状（円柱状、直円柱状、楕円柱状、放物柱状、なども含む）、球状等の構造物を用いることができる。例えば、ドラム状のローラ等のローラを用いることができる。構造体の形状の一例として、底面が曲線で構成される柱体（底面が正円である円柱や、底面が楕円である楕円柱など）や、底面が直線及び曲線で構成される柱体（底面が半円、半楕円である柱体など）が挙げられる。構造体の形状がこれらの柱体のいずれかであるとき、凸面は、該柱体の曲面の部分にあたる。
構造体の材質としては、金属、合金、有機樹脂、ゴム等が挙げられる。構造体は内部に空間または空洞を有してもよい。ゴムとしては、天然ゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、ネオプレンゴム等が挙げられる。ゴムを用いる場合には、摩擦または剥離による帯電が生じにくい材料を用いる、または静電気を防止する対策を行うことが好ましい。例えば、図２１に示す押圧ローラ６０６は、ゴムまたは有機樹脂を用いた中空の円筒６０６ａと、円筒６０６ａの内側に位置する、金属または合金を用いた円柱６０６ｂと、を有する。
押圧ローラ６０６の回転速度は可変であることが好ましい。押圧ローラ６０６の回転速度を制御することで、剥離の歩留まりをより高めることができる。
押圧ローラ６０６や複数の搬送ローラは、少なくとも一方向（例えば、上下、左右、または前後等）に移動可能であってもよい。押圧ローラ６０６の凸面と搬送ローラの支持面の間の距離が可変であると、様々な厚みの積層体の剥離が行えるため好ましい。
押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度に特に限定はない。図２１では、押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度が鈍角である例を示す。
図２１に示す積層体の作製装置は、さらに、ローラ６１７を有する。ローラ６１７は、凸面に沿って、支持体６０１を押圧ローラ６０６から巻き取りリール６８３に送ることができる。
ローラ６１７は、一以上の方向に移動可能である。
ローラ６１７の軸が移動することで、ローラ６１７は、支持体６０１に張力を加えることができる。つまり、ローラ６１７は、テンションローラということができる。具体的には、支持体６０１を、押圧ローラ６０６によって変えられた送り方向に引っ張ることができる。
ローラ６１７の軸が移動することで、ローラ６１７は、押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度を制御することができる。
ローラ６１７は、支持体６０１を折り返し、支持体６０１の送り方向を変えることができる。例えば、支持体６０１の送り方向を水平方向に変えてもよい。または、ローラ６１７が、支持体６０１を折り返し、支持体６０１の送り方向を変えた後、ローラ６１７と巻き取りリール６８３の間に位置する方向転換ローラ６０７によって、さらに支持体６０１の送り方向を変え、支持体６０１の送り方向を水平方向にしてもよい。
図２１に示す積層体の作製装置は、さらに、ガイドローラ（ガイドローラ６３１、６３２、６３３等）、巻き取りリール６１３、液体供給機構６５９、乾燥機構６１４、及び、イオナイザ（イオナイザ６３９、６２０）を有する。
積層体の作製装置は、支持体６０１を巻き取りリール６８３まで案内するガイドローラを有していてもよい。ガイドローラは単数であっても複数であってもよい。ガイドローラ６３２のように、ガイドローラは、支持体６０１に張力を加えることができてもよい。
支持体６０１の少なくとも一方の面にテープ６００（セパレートフィルムともよぶ）が貼り合わされていてもよい。このとき、積層体の作製装置は、支持体６０１の一方の面に貼り合わされたテープ６００を巻き取ることができるリールを有していることが好ましい。図２１では、巻き取りリール６１３が、テープリール６０２と押圧ローラ６０６の間に位置する例を示す。さらに、積層体の作製装置は、ガイドローラ６３４を有していてもよい。ガイドローラ６３４は、テープ６００を巻き取りリール６１３まで案内することができる。
積層体の作製装置は、乾燥機構６１４を有していてもよい。被剥離体５６ａに含まれる機能素子（例えば、トランジスタや薄膜集積回路）は静電気に弱いため、剥離を行う前に被剥離体５６ａと支持体５６ｂの界面に液体を供給するか、当該界面に液体を供給しながら剥離を行うことが好ましい。また、剥離の進行部に液体が存在することで剥離に要する力を低下させることができる。液体供給機構６５９を用いて、当該界面に液体を供給しながら剥離を行うことができる。被剥離体５６ａに付着したまま液体が揮発するとウォーターマークが形成されることがあるため、剥離直後に液体を除去することが好ましい。したがって、機能素子を含む被剥離体５６ａに対してブローを行い、被剥離体５６ａ上に残った液滴を除去することが好ましい。これにより、ウォーターマークの発生を抑えることができる。また、支持体６０１の撓みを防止するためにキャリアプレート６０９を有していてもよい。
水平面に対して斜め方向に支持体６０１を搬送しながら、支持体６０１の傾きに沿って下方向に気流を流し、液滴を下に落とすことが好ましい。
支持体６０１の搬送方向は、水平面に対して垂直とすることもできるが、水平面に対して斜め方向である方が、搬送中の支持体６０１が安定となり、振動を抑制できる。
工程中、静電気が発生する恐れのある位置では、積層体の作製装置が有する静電気除去器を用いることが好ましい。静電気除去器としては、特に限定はないが、例えば、コロナ放電方式、軟Ｘ線方式、紫外線方式等のイオナイザを用いることができる。
例えば、積層体の作製装置にイオナイザを設け、イオナイザからエアまたは窒素ガス等を、被剥離体５６ａに吹き付けて除電処理を行い、静電気による機能素子への影響を低減することが好ましい。特に、２つの部材を貼り合わせる工程及び１つの部材を分離する工程では、それぞれ、イオナイザを用いることが好ましい。
例えば、イオナイザ６３９を用いて、被剥離体５６ａと支持体５６ｂの界面近傍にイオンを照射し、静電気を取り除きながら、積層体５６を被剥離体５６ａと支持体５６ｂに分離することが好ましい。
積層体の作製装置は、基板ロードカセット６４１及び基板アンロードカセット６４２を有していてもよい。例えば、積層体５６を基板ロードカセット６４１に供給することができる。基板ロードカセット６４１は、積層体５６を搬送機構等に供給することができる。また、支持体５６ｂを基板アンロードカセット６４２に供給することができる。
テープリール６７２は、ロールシート状の支持体６７１を繰り出すことができる。支持体６７１には、支持体６０１と同様の材料を用いることができる。
テープリール６７２及び巻き取りリール６８３を用いて、支持体６７１に張力を加えることができる。
積層体の作製装置は、支持体６７１を巻き取りリール６８３まで案内するガイドローラ６７７、６７８、６７９を有していてもよい。
方向転換ローラ６７６によって、支持体６７１の送り方向を変えることができる。
押圧ローラ６７５は、被剥離体５６ａと、テープリール６７２が繰り出す支持体６７１を加圧しながら貼り合わせることができる。これにより、支持体６７１と被剥離体５６ａの間に気泡が混入することを抑制できる。
支持体６７１の少なくとも一方の面に分離テープ６７０が貼り合わされていてもよい。リール６７３は、分離テープ６７０を巻き取ることができる。ガイドローラ６７４は、分離テープ６７０をリール６７３まで案内することができる。
作製された積層体５９は、巻き取られてもよいし、分断されてもよい。図２１では、巻き取りリール６８３が積層体５９を巻き取る例を示す。ガイドローラ６６５、６６６のように、積層体５９を巻き取りリール６８３に案内するガイドローラを有していてもよい。
図２１に示す積層体の作製装置では、押圧ローラ６０６を用いて、積層体５６から被剥離体５６ａを剥離し、押圧ローラ６７５を用いて被剥離体５６ａを支持体６７１に転置することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができる金属酸化物について説明する。以下では特に、金属酸化物とＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの詳細について説明する。
ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、及びＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、及びＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図２３及び図２４を用いて説明する。
本発明の一態様により、薄型で軽量な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、可撓性を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
本実施の形態の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
本実施の形態の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
図２３（Ａ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２３（Ａ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることで操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図２３（Ｂ）に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２３（Ｃ）、（Ｄ）に、デジタルサイネージの一例を示す。
図２３（Ｃ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図２３（Ｄ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。
図２３（Ｃ）、（Ｄ）において、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
また、図２３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。
また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図２４（Ａ）〜（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、高い歩留まりで電子機器を作製することができる。
図２４（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図２４（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
図２４（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図２４（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図２４（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図２４（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図２４（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図２４（Ｂ）においては円形状）である。
図２４（Ｃ）〜（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図２４（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図２４（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図２４（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、作製基板から機能層を剥離した結果について説明する。
＜試料の作製＞
まず、作製基板上に機能層を形成する前までの工程について、図４を用いて説明し、次に、作製基板上に機能層を形成する工程以降について、図２を用いて説明する。
本実施例では、作製基板上に形成する金属層の厚さが異なる２種類の試料（試料Ａ１及び試料Ａ２）を作製した。試料Ａ１と試料Ａ２はそれぞれ３つずつ作製し、剥離前の断面観察、剥離後のＸＰＳ分析、剥離後の断面観察に１つずつ用いた。
まず、図４（Ａ）に示すように、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１０２として、スパッタリング法を用いてチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。試料Ａ１のチタン膜の厚さは約３５ｎｍとし、試料Ａ２のチタン膜の厚さは約２０ｎｍとした。
次に、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い（図４（Ｂ））、金属酸化物を含む層１０３を形成した（図４（Ｃ））。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。本実施例では、Ｈ２Ｏプラズマ処理により、金属層１０２の表面側を酸化した。これにより、金属酸化物を含む層１０３として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。
次に、図４（Ｄ）に示すように、金属酸化物を含む層１０３上に、第１の層１２２を形成した。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて、形成した。当該材料は、厚さ約３μｍとなるように塗布した。
次に、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で１時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図４（Ｅ１））。
次に、図２（Ａ）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、機能層１３５上にＵＶ剥離テープ（図２（Ａ）の接着層１４５及び基板１４６に相当）を貼り合わせた。
機能層１３５としては、酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜とを含む積層構造を形成した。当該積層構造の厚さは、約６５０ｎｍとした。
＜剥離前の試料の断面観察＞
次に、剥離前の試料Ａ１及び試料Ａ２について、断面ＳＴＥＭ観察を行った結果を示す。なお、いずれの試料も金属化合物層１０５及び樹脂層１２３が形成された後の断面観察結果である。具体的には、試料Ａ１については、機能層１３５を形成した後に断面ＳＴＥＭ観察を行い、試料Ａ２については、樹脂層１２３を形成した後に断面ＳＴＥＭ観察を行った。
図２５（Ａ）に、試料Ａ１の断面観察結果を示す。金属化合物層１０５は、３層に分かれているように見え、図４（Ｅ２）に示すような３層構造であることが示唆された。金属化合物層１０５の厚さは約４５ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約１３ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約８ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約２４ｎｍであった。なお、各実施例において、各層の厚さは、ＳＴＥＭの測長機能を用いて求めた。
図２５（Ｂ）に、試料Ａ２の断面観察結果を示す。金属化合物層１０５は、２層に分かれているように見え、図４（Ｅ３）に示すような２層構造であることが示唆された。金属化合物層１０５の厚さは約３０ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約２１ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約９ｎｍであった。
＜剥離＞
次に、図２（Ｂ）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、作製基板１０１から樹脂層１２３を剥離した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約３６０ｍＪ／ｃｍ２とした。
なお、作製基板１０１に用いたガラス基板における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約５１％であった。また、作製基板１０１と金属化合物層１０５の積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、試料Ａ１の場合（金属化合物層１０５の厚さが約４５ｎｍ）、約８７％であり、試料Ａ２の場合（金属化合物層１０５の厚さが約３０ｎｍ）、約８５％であった。このことから、金属化合物層１０５と樹脂層１２３の界面、金属化合物層１０５中、及び樹脂層１２３中のいずれにも、レーザ光が照射されたと考えられる。
試料Ａ１と試料Ａ２いずれにおいても、機能層１３５を良好に剥離することができた。特に、試料Ａ１は、試料Ａ２に比べて剥離に要する力が小さかった。
＜剥離後の試料の断面観察＞
次に、剥離後の試料Ａ１及び試料Ａ２について、断面ＳＴＥＭ観察を行った。図２６（Ａ）に、試料Ａ１の作製基板１０１側の断面観察結果を示し、図２６（Ｂ）に、試料Ａ１の基板１４６側の断面観察結果を示し、図２６（Ｃ）に、試料Ａ２の作製基板１０１側の断面観察結果を示す。
図２５（Ａ）、（Ｂ）、図２６（Ａ）、（Ｃ）の結果から、剥離の前後で金属化合物層１０５の構成及び厚さに大きな差は見られなかった。図２６（Ａ）において、金属化合物層１０５の厚さは約４２ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約１２ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約６ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約２４ｎｍであった。図２６（Ｃ）において、金属化合物層１０５の厚さは約３２ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約２３ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約９ｎｍであった。
図２６（Ａ）、（Ｃ）に示すように、試料Ａ１及び試料Ａ２のいずれにおいても、金属化合物層１０５と観察用に形成したコート層（Ｃｏａｔ）との間に、樹脂層１２３は観察されなかった。また、図２６（Ｂ）に示すように、試料Ａ１において、樹脂層１２３と観察用に形成したコート層との間に、金属化合物層１０５は観察されなかった。これらのことから、図２（Ｃ１）に示すように、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間で分離が生じたと考えられる。なお、図２６（Ｂ）において、樹脂層１２３とコート層との間に見える黒い部分は、断面観察時のダメージによる膜剥がれである。
＜剥離後の試料の深さ方向の分析＞
次に、剥離後の試料Ａ１及び試料Ａ２についてＸＰＳ分析を行い、金属化合物層１０５の深さ方向に対する酸素原子（Ｏ）、チタン原子（Ｔｉ）、窒素原子（Ｎ）、及びシリコン原子（Ｓｉ）の割合を求めた。ここでは、剥離により露出した金属化合物層１０５の表面側からスパッタリング及び測定を行った。
図２７（Ａ）に、試料Ａ１のＸＰＳ分析結果を示し、図２７（Ｂ）に、試料Ａ２のＸＰＳ分析結果を示す。図２７（Ａ）、（Ｂ）において、横軸はスパッタ時間（Ｓｐｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）（ｍｉｎ）を表し、縦軸は定量値（ａｔｏｍｉｃ％）を表す。
ＸＰＳ分析の結果から、試料Ａ１の金属化合物層１０５は、図４（Ｅ２）に示すような３層構造であり、試料Ａ２の金属化合物層１０５は、図４（Ｅ３）に示すような２層構造であることが確認できた。
なお、本明細書等で説明するＸＰＳ分析では、Ｎ１ｓスペクトルのピーク面積の半値で、金属化合物層１０５における１層目と２層目の境界及び２層目と３層目の境界を規定した。また、Ｔｉ２ｐスペクトルのピーク面積の半値で、作製基板１０１と金属化合物層１０５の境界を規定した。ただし、作図の都合上、図示した境界は当該規定の位置からずれている場合がある。
図２７（Ａ）、（Ｂ）より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち酸素が最も多く含まれている層は、第１の化合物層１１１であることがわかった。第１の化合物層１１１には、チタンよりも酸素が多く含まれていた。図２７（Ａ）に示すように、試料Ａ１の第１の化合物層１１１に含まれる酸素の割合は、おおよそ４０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、図２７（Ｂ）に示すように、試料Ａ２の第１の化合物層１１１に含まれる酸素の割合は、おおよそ５０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、各試料の第１の化合物層１１１に含まれるチタンの割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４５ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図２７（Ａ）、（Ｂ）より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち窒素が最も多く含まれている層は、第２の化合物層１１２であることがわかった。図２７（Ａ）に示すように、試料Ａ１の第２の化合物層１１２に含まれる窒素の割合は、おおよそ１０ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、図２７（Ｂ）に示すように、試料Ａ２の第２の化合物層１１２に含まれる窒素の割合は、おおよそ５ａｔｏｍｉｃ％以上１０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図２７（Ａ）に示すように、試料Ａ１では、金属化合物層１０５が第３の化合物層１１３を有していた。試料Ａ１の第３の化合物層１１３に含まれる酸素の割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、金属化合物層１０５には、ほとんどシリコンが含まれていなく、特に第１の化合物層１１１に含まれるシリコンの割合はおおよそ５ａｔｏｍｉｃ％以下であった。
ＸＰＳ分析の結果から、第１の化合物層１１１は、酸化チタン（ＴｉＯａ（ａ＞１））を含むことがわかり、第２の化合物層１１２は、酸窒化チタン（ＴｉＯｂＮｃ（ｂ＞０、ｃ＞０））を含むことがわかり、第３の化合物層１１３は、酸化チタン（ＴｉＯｅ（０＜ｅ＜ａ））を含むことがわかった。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間を界面として作製基板１０１を剥離できることが確認できた。
本実施例では、金属層１０２を厚く形成した試料Ａ１の方が、試料Ａ２よりも剥離に要する力が小さかった。剥離前後の断面観察及びＸＰＳ分析から、２つの試料では、金属化合物層１０５の構成に差が確認された。具体的には、２層構造と３層構造の違い、第２の化合物層１１２に含まれる窒素の量などの差が、剥離性に影響を与えていることが示唆された。
本実施例では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、作製基板から機能層を剥離した結果について説明する。
＜試料の作製＞
まず、作製基板上に機能層を形成する前までの工程について、図１及び図５を用いて説明し、次に、作製基板上に機能層を形成する工程以降について、図２を用いて説明する。
本実施例では、金属化合物層１０５の形成方法が異なる２種類の試料（試料Ｂ１及び試料Ｂ２）を作製した。試料Ｂ１と試料Ｂ２はそれぞれ２つずつ作製し、断面観察、ＸＰＳ分析に１つずつ用いた。
まず、図１（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成した。試料Ｂ１では、さらに、金属層１０２上に、金属窒化物層１０４を形成した（図５（Ａ））。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１０２として、スパッタリング法を用いて、厚さ約２０ｎｍのチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。金属窒化物層１０４として、スパッタリング法を用いて、厚さ約１０ｎｍの窒化チタン膜を形成した。窒化チタン膜の形成時、プロセスガスには流量２１０ｓｃｃｍの窒素ガスを用い、圧力は０．４Ｐａ、パワーは１０ｋＷとした。
次に、金属層１０２の表面または金属窒化物層１０４の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行った（図示しない）。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は１２０ｓｅｃ（試料Ｂ１）または６００ｓｅｃ（試料Ｂ２）であり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。本実施例では、Ｈ２Ｏプラズマ処理により、金属層１０２の表面側または金属窒化物層１０４の表面側を酸化し、金属酸化物を含む層を得た。これにより、試料Ｂ１では、金属酸化物を含む層として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の窒化チタン膜と、窒化チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。また、試料Ｂ２では、金属酸化物を含む層として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。
次に、金属酸化物を含む層上に、第１の層１２２を形成した（図１（Ｂ）及び図５（Ｂ））。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成した。当該材料は、厚さ約３μｍとなるように塗布した。
次に、金属酸化物を含む層及び第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図１（Ｃ１）及び図５（Ｃ１））。
次に、図２（Ａ）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、機能層１３５上にＵＶ剥離テープ（図２（Ａ）の接着層１４５及び基板１４６に相当）を貼り合わせた。
機能層１３５としては、酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜とを含む積層構造を形成した。当該積層構造の厚さは、約６５０ｎｍとした。
＜試料の断面観察＞
次に、試料Ｂ１及び試料Ｂ２について、断面ＳＴＥＭ観察を行った結果を示す。なお、いずれの試料も金属化合物層１０５及び樹脂層１２３が形成された後の断面観察結果である。
図２８（Ａ）に、試料Ｂ１の断面観察結果を示す。金属化合物層１０５は、３層に分かれているように見え、図５（Ｃ２）に示すような３層構造であることが示唆された。金属化合物層１０５の厚さは約３５ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約９ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約１１ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約１５ｎｍであった。
図２８（Ｂ）に、試料Ｂ２の断面観察結果を示す。金属化合物層１０５は、３層に分かれているように見え、図１（Ｃ２）に示すような３層構造であることが示唆された。金属化合物層１０５の厚さは約４５ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約１５ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約９ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約２１ｎｍであった。
＜剥離＞
次に、図２（Ｂ）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、作製基板１０１から樹脂層１２３を剥離した。
レーザ光１５５を発するレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約３５０ｍＪ／ｃｍ２とした。
なお、剥離の際には、剥離界面に水を供給した。
試料Ｂ１と試料Ｂ２いずれにおいても、機能層１３５を良好に剥離することができた。
＜試料の深さ方向の分析＞
次に、試料Ｂ１及び試料Ｂ２についてＸＰＳ分析を行い、金属化合物層１０５の深さ方向に対する酸素原子（Ｏ）、チタン原子（Ｔｉ）、窒素原子（Ｎ）、及びシリコン原子（Ｓｉ）の割合を求めた。ここでは、金属化合物層１０５の表面側からスパッタリング及び測定を行った。
図２９（Ａ）に、試料Ｂ１のＸＰＳ分析結果を示し、図２９（Ｂ）に、試料Ｂ２のＸＰＳ分析結果を示す。図２９（Ａ）、（Ｂ）において、横軸はスパッタ時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸は定量値（ａｔｏｍｉｃ％）を表す。
ＸＰＳ分析の結果から、試料Ｂ１及び試料Ｂ２の金属化合物層１０５は、図１（Ｃ２）及び図５（Ｃ２）に示すような３層構造であることが確認できた。
図２９（Ａ）、（Ｂ）より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち最も酸素が多く含まれている層は、第１の化合物層１１１であることがわかった。第１の化合物層１１１には、チタンよりも酸素が多く含まれていた。図２９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、試料Ｂ１及び試料Ｂ２の第１の化合物層１１１に含まれる酸素の割合は、おおよそ４０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、試料Ｂ１及び試料Ｂ２の第１の化合物層１１１に含まれるチタンの割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４５ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図２９（Ａ）、（Ｂ）より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち最も窒素が多く含まれている層は、第２の化合物層１１２であることがわかった。図２９（Ａ）に示すように、試料Ｂ１の第２の化合物層１１２に含まれる窒素の割合は、おおよそ２０ａｔｏｍｉｃ％以上４０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。図２９（Ｂ）に示すように、試料Ｂ２の第２の化合物層１１２に含まれる窒素の割合は、おおよそ１０ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図２９（Ａ）に示すように、試料Ｂ１の第３の化合物層１１３に含まれる酸素の割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、図２９（Ｂ）に示すように、試料Ｂ２の第３の化合物層１１３に含まれる酸素の割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、金属化合物層１０５には、ほとんどシリコンが含まれていなく、特に第１の化合物層１１１に含まれるシリコンの割合はおおよそ５ａｔｏｍｉｃ％以下であった。
ＸＰＳ分析の結果から、第１の化合物層１１１は、酸化チタン（ＴｉＯａ（ａ＞１））を含むことがわかり、第２の化合物層１１２は、酸窒化チタン（ＴｉＯｂＮｃ（ｂ＞０、ｃ＞０））を含むことがわかり、第３の化合物層１１３は、酸化チタン（ＴｉＯｅ（０＜ｅ＜ａ））を含むことがわかった。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間を界面として作製基板１０１を剥離できることが確認できた。
本実施例では、金属化合物層１０５の作製方法が異なる２つの試料の双方で、機能層１３５を良好に剥離することができた。断面観察及びＸＰＳ分析から、２つの試料では、金属化合物層１０５の構成に共通する部分が確認された。具体的には、３層構造であること、第２の化合物層１１２に十分な量の窒素が含まれていることなどが、剥離性に影響を与えていることが示唆された。
実施例１及び実施例２では、ＸＰＳ分析にて、金属化合物層１０５に窒素が含まれていることが確認された。本実施例では、この窒素がどの工程で金属膜または金属化合物膜に入り込むのかを調査した。
窒素の供給源として、樹脂層１２３と、ベークの際の窒素を含む雰囲気と、の２つの可能性が考えられる。本実施例では、樹脂層１２３を形成せずに、金属膜または金属化合物膜に対して窒素を含む雰囲気でのベークを行うことで、金属膜または金属化合物膜に窒素が入り込むかどうかを確認した。
＜試料の作製＞
本実施例の試料の作製方法について、図６（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｂ２）を用いて説明する。本実施例では、２種類の試料（試料Ｃ１及び試料Ｃ２）を作製した。試料Ｃ１は２つ作製し、断面観察及びＸＰＳ分析に１つずつ用いた。試料Ｃ２は１つ作製し、ＸＰＳ分析に用いた。
試料Ｃ１及び試料Ｃ２は、作製基板１０１上に金属層１０２を形成し、第１の層１２２は形成せずに窒素を含む雰囲気でのベークを施し、金属化合物層１０５を形成することで、作製した。
試料Ｃ１では、作製基板１０１上に金属層１０２を形成し、金属層１０２に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行った後、窒素を含む雰囲気でのベークを施して金属化合物層１０５を形成した。つまり、試料Ｃ１では、金属酸化物を含む層に、窒素を含む雰囲気でのベークを施して金属化合物層１０５を形成した。一方、試料Ｃ２では、金属層１０２に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行わなかった。試料Ｃ２では、金属層１０２に、窒素を含む雰囲気でのベークを施して金属化合物層１０５を形成した。以下に、詳細な作製条件を示す。
まず、図６（Ａ）に示すように、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１０２として、スパッタリング法を用いて、厚さ約３５ｎｍのチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。
次に、試料Ｃ１では、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、金属酸化物を含む層を形成した。試料Ｃ２では、当該プラズマ処理を行わなかった。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。本実施例では、Ｈ２Ｏプラズマ処理により、金属層１０２の表面側を酸化した。これにより、金属酸化物を含む層として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。
次に、試料Ｃ１では、金属酸化物を含む層に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で１時間のベークを行い、金属化合物層１０５を形成した。試料Ｃ２では、金属層１０２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で１時間のベークを行い、金属化合物層１０５を形成した（図６（Ｂ１））。
以上により、試料Ｃ１及び試料Ｃ２を形成した。
＜試料の断面観察＞
試料Ｃ１について、断面ＳＴＥＭ観察を行った結果を示す。
図３０に、試料Ｃ１の断面観察結果を示す。金属化合物層１０５は、３層に分かれているように見え、図６（Ｂ２）に示すような３層構造であることが示唆された。金属化合物層１０５の厚さは約４５ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約１３ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約７ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約２５ｎｍであった。
＜試料の深さ方向の分析＞
次に、試料Ｃ１及び試料Ｃ２についてＸＰＳ分析を行い、金属化合物層１０５の深さ方向に対する酸素原子（Ｏ）、チタン原子（Ｔｉ）、窒素原子（Ｎ）、及びシリコン原子（Ｓｉ）の割合を求めた。ここでは、金属化合物層１０５の表面側からスパッタリング及び測定を行った。
図３１（Ａ）に、試料Ｃ１のＸＰＳ分析結果を示し、図３１（Ｂ）に、試料Ｃ２のＸＰＳ分析結果を示す。図３１（Ａ）、（Ｂ）において、横軸はスパッタ時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸は定量値（ａｔｏｍｉｃ％）を表す。
ＸＰＳ分析の結果から、試料Ｃ１及び試料Ｃ２の金属化合物層１０５は、図６（Ｂ２）に示すような３層構造であることが確認できた。
図３１（Ａ）、（Ｂ）より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち最も酸素が多く含まれている層は、第１の化合物層１１１であることがわかった。第１の化合物層１１１には、チタンよりも酸素が多く含まれていた。図３１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各試料の第１の化合物層１１１に含まれる酸素の割合は、おおよそ４０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、各試料の第１の化合物層１１１に含まれるチタンの割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４５ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図３１（Ａ）、（Ｂ）より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち最も窒素が多く含まれている層は、第２の化合物層１１２であることがわかった。図３１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各試料の第２の化合物層１１２に含まれる窒素の割合は、おおよそ１０ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図３１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各試料の第３の化合物層１１３に含まれる酸素の割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、金属化合物層１０５には、ほとんどシリコンが含まれていなく、特に第１の化合物層１１１に含まれるシリコンの割合はおおよそ５ａｔｏｍｉｃ％以下であった。
本実施例では、金属層１０２または金属酸化物を含む層上に樹脂層となる膜が形成されていなくても、窒素を含む雰囲気でのベークを施すことで、窒素を含む金属化合物層１０５を形成することができた。このことから、ベーク中の雰囲気から金属層１０２または金属酸化物を含む層に窒素が入り込んでいると考えられる。また、Ｈ２Ｏプラズマ処理の有無に関わらず、金属化合物層１０５に酸素が含まれていることから、ベーク中の雰囲気には酸素が含まれていると考えられる。
また、実施例１の試料Ａ１における、窒素を含む雰囲気下、４５０℃、１時間のベークを、窒素と酸素の混合雰囲気下（酸素濃度２０％）、４５０℃、１時間のベークに変更して、試料を作製したところ、実施例１の試料Ａ１に比べて剥離性が悪かった。断面ＳＴＥＭ観察及びＸＰＳ分析の結果から、当該試料の金属化合物層１０５は酸化チタンの単層であり、窒素がほとんど含まれていないことが確認できた。このことからも、ベーク中の雰囲気から試料に窒素が入り込んでいると考えられる。また、窒素を含む金属化合物層１０５を形成することで、剥離に要する力を低減できると考えられる。
本実施例では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
＜試料の作製＞
実施例３の結果から、金属化合物層１０５に含まれる窒素が供給されるタイミングは、窒素を含む雰囲気下でのベークであると示唆された。そこで、本実施例の試料Ｄでは、樹脂層１２３となる第１の層１２２を形成する前に、金属層１０２に対して窒素を含む雰囲気下でベークを行い、金属化合物層１０５を形成した。そして、樹脂層１２３の材料に、実施例１で用いたポリイミド樹脂よりも耐熱性の低いアクリル樹脂を用い、樹脂層１２３を形成する際のベークを実施例１よりも低温で行った。このような試料Ｄを作製し、剥離性を評価した。試料Ｄは３つ作製し、剥離前の断面観察、剥離後のＸＰＳ分析、剥離後の断面観察に１つずつ用いた。
まず、作製基板上に樹脂層１２３を形成する工程までについて、図６を用いて説明し、次に、作製基板上に樹脂層１２３を形成した後の工程について、図２を用いて説明する。
まず、図６（Ａ）に示すように、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１０２として、スパッタリング法を用いて、厚さ約３５ｎｍのチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。
次に、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、金属酸化物を含む層を形成した。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は１２０ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。本実施例では、Ｈ２Ｏプラズマ処理により、金属層１０２の表面側を酸化した。これにより、金属酸化物を含む層として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。
次に、金属酸化物を含む層に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で１時間のベークを行い、金属化合物層１０５を形成した（図６（Ｂ１））。
次に、図６（Ｃ）に示すように、金属化合物層１０５上に、第１の層１２２を形成した。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつアクリル樹脂を含む材料を用いて形成した。当該材料は、厚さ約２μｍとなるように塗布した。
次に、金属化合物層１０５と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、３００℃で１時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図６（Ｄ１））。
次に、図２（Ａ）に示すように、樹脂層１２３上にＵＶ剥離テープ（図２（Ａ）の接着層１４５及び基板１４６に相当）を貼り合わせた。なお、本実施例では、図２（Ａ）に示す機能層１３５は形成しなかった。
＜剥離前の試料の断面観察＞
次に、剥離前の試料Ｄについて、断面ＳＴＥＭ観察を行った結果を示す。
図３２（Ａ）に示すように、金属化合物層１０５は、図６（Ｄ２）に示すような３層構造であることがわかった。金属化合物層１０５の厚さは約５４ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約２４ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約５ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約２５ｎｍであった。
＜剥離＞
次に、図２（Ｂ）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、作製基板１０１から樹脂層１２３を剥離した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約３５２ｍＪ／ｃｍ２とした。
試料Ｄでは、樹脂層１２３を良好に剥離することができた。なお、剥離前に試料Ｄの端部から水を供給する場合と供給しない場合とのどちらにおいても、良好に剥離することができた。
＜剥離後の試料の断面観察＞
次に、剥離後の試料Ｄについて、断面ＳＴＥＭ観察を行った。図３２（Ｂ）に、試料Ｄの作製基板１０１側の断面観察結果を示し、図３２（Ｃ）に、試料Ｄの基板１４６側の断面観察結果を示す。
図３２（Ａ）、（Ｂ）の結果から、剥離の前後で金属化合物層１０５の構成及び厚さに大きな差は見られなかった。図３２（Ｂ）において、金属化合物層１０５の厚さは約４７ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは約１８ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは約６ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは約２３ｎｍであった。
図３２（Ｂ）に示すように、試料Ｄにおいて、金属化合物層１０５と観察用に形成したコート層との間に、樹脂層１２３は観察されなかった。また、図３２（Ｃ）に示すように、試料Ｄにおいて、樹脂層１２３と観察用に形成したコート層との間に、金属化合物層１０５は観察されなかった。これらのことから、図２（Ｃ１）に示すように、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間で分離が生じたと考えられる。
＜剥離後の試料の深さ方向の分析＞
次に、剥離後の試料ＤについてＸＰＳ分析を行い、金属化合物層１０５の深さ方向に対する酸素原子（Ｏ）、チタン原子（Ｔｉ）、窒素原子（Ｎ）、及びシリコン原子（Ｓｉ）の割合を求めた。ここでは、剥離により露出した金属化合物層１０５の表面側からスパッタリング及び測定を行った。
図３３に、試料ＤのＸＰＳ分析結果を示す。図３３において、横軸はスパッタ時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸は定量値（ａｔｏｍｉｃ％）を表す。
ＸＰＳ分析の結果から、試料Ｄの金属化合物層１０５は、図６（Ｄ２）に示すような３層構造であることが確認できた。
図３３より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち最も酸素が多く含まれている層は、第１の化合物層１１１であることがわかった。第１の化合物層１１１には、チタンよりも酸素が多く含まれていた。図３３に示すように、試料Ｄの第１の化合物層１１１に含まれる酸素の割合は、おおよそ５０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。また、試料Ｄの第１の化合物層１１１に含まれるチタンの割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４５ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図３３より、金属化合物層１０５に含まれる層のうち最も窒素が多く含まれている層は、第２の化合物層１１２であることがわかった。図３３に示すように、試料Ｄの第２の化合物層１１２に含まれる窒素の割合は、おおよそ１０ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、図３３に示すように、試料Ｄの第３の化合物層１１３に含まれる酸素の割合は、おおよそ３０ａｔｏｍｉｃ％以上４０ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲であった。
また、金属化合物層１０５には、ほとんどシリコンが含まれていなく、特に第１の化合物層１１１に含まれるシリコンの割合はおおよそ５ａｔｏｍｉｃ％以下であった。
ＸＰＳ分析の結果から、第１の化合物層１１１は、酸化チタン（ＴｉＯａ（ａ＞１））を含むことがわかり、第２の化合物層１１２は、酸窒化チタン（ＴｉＯｂＮｃ（ｂ＞０、ｃ＞０））を含むことがわかり、第３の化合物層１１３は、酸化チタン（ＴｉＯｅ（０＜ｅ＜ａ））を含むことがわかった。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間を界面として作製基板１０１を剥離できることが確認できた。
本実施例の試料は、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間で、良好に分離することができた。樹脂層１２３となる第１の層１２２を形成する前に、金属層１０２に対して窒素を含む雰囲気下でベークを行い、実施例１の試料Ａ１及び実施例２の試料Ｂ１、Ｂ２と同様の金属化合物層１０５を形成することができた。具体的には、断面観察及びＸＰＳ分析から、金属化合物層１０５は３層構造であり、第２の化合物層１１２に十分に窒素が含まれていることがわかった。そして、樹脂層１２３にかける温度を低温化しても、良好な剥離性が得られることがわかった。
また、試料Ｄにおける、窒素を含む雰囲気下、４５０℃、１時間のベークを行わずに、試料を作製したところ、試料Ｄに比べて剥離性が悪かった。ＸＰＳ分析の結果から、当該試料の金属化合物層１０５には、窒素がほとんど含まれていないことが確認できた。このことから、金属酸化物を含む層を窒素を含む雰囲気下でベークし、窒素を含む金属化合物層１０５を形成することで、剥離に要する力を低減できると考えられる。
本実施例では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、作製基板から機能層を剥離した結果について説明する。
＜試料の作製＞
まず、作製基板上に機能層を形成する前までの工程について、図７を用いて説明し、次に、作製基板上に機能層を形成する工程以降について、図２を用いて説明する。
本実施例では、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とを島状に形成した。本実施例では、金属化合物層１０５となる膜を島状に加工するタイミングが異なる２種類の試料（試料Ｅ１及び試料Ｅ２）を作製した。
まず、図７（Ａ１）、（Ｂ１）に示すように、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１０２として、スパッタリング法を用いて、厚さ約３５ｎｍのチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。
次に、試料Ｅ１では、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い（図７（Ｂ１））、金属酸化物を含む層１０３を形成した（図７（Ｃ１））。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。本実施例では、Ｈ２Ｏプラズマ処理により、金属層１０２の表面側を酸化した。これにより、金属酸化物を含む層１０３として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。そして、金属酸化物を含む層１０３上にレジストマスクを形成し、ドライエッチング法を用いて、当該金属酸化物を含む層１０３をエッチングした後、レジストマスクを除去することで、金属酸化物を含む層１０３を島状に加工した（図７（Ｄ１））。
一方、試料Ｅ２では、まず、ドライエッチング法を用いて、金属層１０２を島状に加工した（図７（Ｂ２））。その後、島状の金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い（図７（Ｃ２））、島状の金属酸化物を含む層１０３を形成した（図７（Ｄ２））。なお、プラズマ処理の条件は、試料Ｅ１と同様である。
次に、図７（Ｅ）に示すように、金属酸化物を含む層１０３上に、第１の層１２２を形成した。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約３μｍであった。
次に、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図７（Ｆ））。
以降の工程については、図２を用いて説明する。ただし、本実施例の各試料は、金属化合物層１０５と樹脂層１２３とが島状に形成されている点で図２の積層構造と異なる。
次に、図２（Ａ）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、機能層１３５上にＵＶ剥離テープ（図２（Ａ）の接着層１４５及び基板１４６に相当）を貼り合わせた。
機能層１３５としては、酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜とを含む積層構造を形成した。当該積層構造の厚さは、約６５０ｎｍとした。
＜剥離＞
次に、図２（Ｂ）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、作製基板１０１から樹脂層１２３を剥離した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約４４０ｍＪ／ｃｍ２とした。
剥離前に、試料の端部から、水を供給した。
試料Ｅ１と試料Ｅ２いずれにおいても、機能層１３５を良好に剥離することができた。特に、試料Ｅ１は、試料Ｅ２に比べて剥離に要する力が小さかった。このことから、Ｈ２Ｏプラズマ処理を施して金属化合物層１０５を形成した後に、金属化合物層１０５を加工する方が、島状の金属層１０２にＨ２Ｏプラズマ処理を施して金属化合物層１０５を形成する場合に比べて、剥離に要する力を小さくできることがわかった。これは、金属層１０２が島状に加工される前と後では、プラズマ処理時の放電の状況が変わり、金属層１０２表面の酸化状態に差が生じるためと考えられる。つまり、金属層１０２を島状に加工する前に（金属層１０２がパターニングされる前の状態で）金属層１０２を酸化させる方が、金属層１０２をより均一に酸化させることができ、剥離に要する力を小さくできると考えられる。
＜剥離後の試料の断面観察＞
次に、剥離後の試料Ｅ１及び試料Ｅ２について、断面ＳＴＥＭ観察を行った。図３４（Ａ）に、試料Ｅ１の作製基板１０１側の断面観察結果を示し、図３４（Ｂ）に、試料Ｅ２の作製基板１０１側の断面観察結果を示す。
図３４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、金属化合物層１０５は、図４（Ｅ２）に示すような３層構造であることがわかった。試料Ｅ１の金属化合物層１０５の厚さは、約４８ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは、約１６ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは、約９ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは、約２３ｎｍであった。試料Ｅ２の金属化合物層１０５の厚さは、約４３ｎｍであり、第１の化合物層１１１の厚さは、約１０ｎｍであり、第２の化合物層１１２の厚さは、約７ｎｍであり、第３の化合物層１１３の厚さは、約２６ｎｍであった。
断面観察の結果、試料Ｅ１及び試料Ｅ２のいずれにおいても、金属化合物層１０５と観察用に形成したコート層との間に、樹脂層１２３は観察されなかった。このことから、図２（Ｃ１）に示すように、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間で分離が生じたと考えられる。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との間を界面として作製基板１０１を剥離できることが確認できた。
本実施例では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、作製基板から機能層を剥離した結果について説明する。
＜試料の作製＞
まず、本実施例の試料Ｆにおける作製基板上に機能層を形成する前までの工程について、図４を用いて説明し、次に、作製基板上に機能層を形成する工程以降について、図２を用いて説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、作製基板１０１上に、金属層１０２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１０２として、スパッタリング法を用いてチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。試料Ｆのチタン膜の厚さは、約３５ｎｍとした。
次に、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い（図４（Ｂ））、金属酸化物を含む層１０３を形成した（図４（Ｃ））。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。本実施例では、Ｈ２Ｏプラズマ処理により、金属層１０２の表面側を酸化した。これにより、金属酸化物を含む層１０３として、作製基板１０１上のチタン膜と、チタン膜上の酸化チタン膜との積層構造を形成した。
次に、図４（Ｄ）に示すように、金属酸化物を含む層１０３上に、第１の層１２２を形成した。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて、形成した。当該材料は、厚さ約３μｍとなるように、塗布した。
次に、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図４（Ｅ１））。
次に、図２（Ａ）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、接着層１４５を用いて、機能層１３５上に樹脂フィルム（図２（Ａ）の基板１４６に相当）を貼り合わせた。
機能層１３５としては、無機絶縁膜とトランジスタとを含む積層構造を形成した。トランジスタの半導体層には、金属酸化物を用いた。
次に、図２（Ｂ）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、作製基板１０１から樹脂層１２３を剥離した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約４４０ｍＪ／ｃｍ２とした。
なお、剥離の際には、剥離界面に水を供給した。
本実施例の試料Ｆでは、機能層１３５を良好に剥離することができた。
＜剥離後の試料のＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析＞
次に、剥離後の試料Ｆについて、ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析を行った。ここでは、剥離により露出した樹脂層１２３の表面からチタン（Ｔｉ）に由来するピークが検出されるか否かを確認した。図３５に、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定結果（縦軸：Ｃｏｕｎｔ、横軸ｍ／ｚ）を示す。なお、測定エリアのサイズは、２００μｍ×２００μｍである。
図３５に示すように、樹脂層１２３の表面からＴｉに由来するピークが検出された。
本発明の一態様の剥離方法を用いて剥離した試料Ｆの断面観察では、樹脂層１２３の表面に金属化合物層１０５の残渣は確認できていなかったが、樹脂層１２３の表面を分析することで、金属化合物層１０５の残渣を確認できることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、作製基板から機能層を剥離した結果について説明する。
はじめに、比較例の表示装置を作製し表示状態を確認した。まず、作製基板（ガラス基板）上に接して樹脂層（ポリイミド膜）を形成し、樹脂層上に被剥離層（トランジスタ及び表示素子を含む）を形成した。そして、作製基板を介して、樹脂層にレーザ光を照射することで、作製基板から被剥離層を剥離する工程を経て、表示装置を作製した。
その結果、レーザ光のエネルギー密度が高すぎると、スス（樹脂が炭化した粉のようなもの）が発生しやすいことがわかった。
また、エネルギー密度が低いと、ススの発生は抑制できるが、作製基板（ガラス基板）上に樹脂層（ポリイミド膜）の膜残りが発生し、剥離の歩留まりが低下しやすいことがわかった。
このように、作製基板上に接して樹脂層を形成する場合、好適なレーザ光の照射条件の範囲が狭く、制御が難しいことがある。
そこで、本実施例では、作製基板上に金属化合物層を介して樹脂層を形成する試料Ｇ１と、金属化合物層を形成せず、作製基板上に接して樹脂層を形成する比較試料Ｇ２と、を作製し、剥離により露出した面の表面観察を行った。
＜試料の作製＞
図３６（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）、及び（Ｅ１）を用いて、試料Ｇ１の作製方法を説明する。図３６（Ａ２）、（Ｂ２）、（Ｃ２）、（Ｄ２）、及び（Ｅ２）を用いて、比較試料Ｇ２の作製方法を説明する。
まず、図３６（Ａ１）に示すように、試料Ｇ１の作製基板１０１上に、金属酸化物を含む層１０３を形成し、金属酸化物を含む層１０３上に第１の層１２２を形成した。一方、比較試料Ｇ２では、金属酸化物を含む層１０３は形成せず、図３６（Ａ２）に示すように、作製基板１０１に接して、第１の層１２２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
試料Ｇ１の金属酸化物を含む層１０３は、金属層１０２を形成し、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行うことで形成した。
金属層１０２として、スパッタリング法を用いてチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。試料Ｇ１のチタン膜の厚さは約３５ｎｍとした。
Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は１２０ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて、形成した。当該材料は、厚さ約２μｍとなるように塗布した。
次に、試料Ｇ１の金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図３６（Ｂ１））。同様に、比較試料Ｇ２の第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、樹脂層１２３を形成した（図３６（Ｂ２））。
次に、図３６（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、接着層１４５を用いて、機能層１３５上に基板１４６を貼り合わせた。
機能層１３５としては、厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコン膜と厚さ１００ｎｍのチタン膜とを交互に積層した４層構造を形成した。なお、酸化窒化シリコン膜は剥離領域の一面全体に設け、チタン膜は配線を想定したレイアウトで設けた。当該４層構造の厚さは、約６００ｎｍとした。
基板１４６としては、樹脂フィルムを用いた。
＜剥離＞
次に、図３６（Ｄ１）、（Ｄ２）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約３５２ｍＪ／ｃｍ２とした。
試料Ｇ１の場合、レーザ光１５５は、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との双方に照射される（図３６（Ｄ１）中の加工領域１５６参照）。比較試料Ｇ２の場合、レーザ光１５５は、樹脂層１２３に照射される（図３６（Ｄ２）中の加工領域１５６参照）。
その後、図３６（Ｅ１）、（Ｅ２）に示すように、作製基板１０１から機能層１３５を剥離した。なお、剥離の際には、剥離界面に水を供給した。
図３６（Ｅ１）に示すように、試料Ｇ１では、金属化合物層１０５と樹脂層１２３との界面で分離が生じた。図３６（Ｅ２）に示すように、比較試料Ｇ２では、樹脂層１２３中で分離が生じた。
＜剥離後の試料の表面観察＞
次に、各試料における、剥離により露出した面（以下、剥離面とも記す）の表面観察を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて行った。図３７に各試料（ＳａｍｐｌｅＧ１、Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓａｍｐｌｅ Ｇ２）における剥離面（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ １０１ ｓｉｄｅ、Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ １４６ ｓｉｄｅ）のＳＥＭ写真を示す。図３７（Ａ）は、試料Ｇ１の、作製基板１０１側の剥離面のＳＥＭ写真である。図３７（Ｂ）は、試料Ｇ１の、基板１４６側の剥離面のＳＥＭ写真である。図３７（Ｃ）は、比較試料Ｇ２の、作製基板１０１側の剥離面のＳＥＭ写真である。図３７（Ｄ）は、比較試料Ｇ２の、基板１４６側の剥離面のＳＥＭ写真である。
ＳＥＭ観察時は、剥離面を上側に向けて試料を置き、ステージチルト角度が３０°の条件で観察した。
なお、各図における上側の領域１０は、剥離により露出した表面であり、下側の領域１１は、ＳＥＭ観察用の試料を作製する際の分断面（一部クラックを含む）である。
図３７（Ａ）、（Ｂ）の領域１０と、図３７（Ｃ）、（Ｄ）の領域１０と、を比較すると、作製基板１０１側の剥離面と基板１４６側の剥離面のいずれにおいても、試料Ｇ１の剥離面は、比較試料Ｇ２の剥離面に比べて、凹凸が少ないことがわかった。
比較試料Ｇ２の光学顕微鏡観察で、ススは確認できなかったが、ＳＥＭ観察で確認された剥離面の凹凸は、より細かいススに由来される可能性がある。
基板１４６側の剥離面に凹凸が多い、さらにはススが発生すると、例えば、当該剥離面が表示装置の表示面側に位置する場合に、表示品位が低下することがある。また、作製基板１０１側の剥離面に凹凸が多い、さらにはススが発生すると、作製基板１０１の再利用が難しくなることがある。
以上の結果から、試料Ｇ１のように、金属化合物層を用いて剥離することで、剥離面の凹凸やススの発生を抑制し、表示装置の表示品位の低下を抑制できることが示唆された。また、金属化合物層を用いて剥離することで、作製基板の再利用が容易となることが示唆された。
本実施例では、本発明の一態様を適用してトランジスタを作製し、Ｉｄ−Ｖｇ特性及び信頼性を評価した結果について説明する。
はじめに、トランジスタの作製方法と、当該トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性を評価した結果について説明する。次に、トランジスタの作製方法と、当該トランジスタの信頼性を評価した結果について説明する。
＜トランジスタの作製１＞
図３６（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）、及び（Ｅ１）を用いて、本実施例のトランジスタの作製方法について説明する。
まず、図３６（Ａ１）に示すように、作製基板１０１上に、金属酸化物を含む層１０３を形成し、金属酸化物を含む層１０３上に第１の層１２２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
金属酸化物を含む層１０３は、金属層１０２を形成し、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行うことで形成した。
金属層１０２として、スパッタリング法を用いてチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。チタン膜の厚さは約３５ｎｍとした。
Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて、形成した。当該材料は、厚さ約３μｍとなるように塗布した。
次に、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図３６（Ｂ１））。
次に、図３６（Ｃ１）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、接着層１４５を用いて、機能層１３５上に基板１４６を貼り合わせた。
機能層１３５としては、絶縁層１４１と、絶縁層１４１上のトランジスタと、を形成した。トランジスタは、図１６（Ａ）に示すトランジスタ２１０と同様の、トップゲートセルフアライン（ＴＧＳＡ）型であり、ゲートとして機能する導電層２０５のほかに、バックゲートとして機能する導電層２０１を有する。半導体層には、ＣＡＣ−ＩＧＺＯを用いた。トランジスタのチャネル長は２μｍ、チャネル幅は２μｍとした。
基板１４６としては、樹脂フィルムを用いた。
次に、図３６（Ｄ１）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、図３６（Ｅ１）に示すように、作製基板１０１から機能層１３５を剥離した。なお、剥離の際には、剥離界面に水を供給した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約３５２ｍＪ／ｃｍ２とした。
＜トランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性＞
レーザ光照射による剥離前後のトランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性を図３８に示す。図３８には、Ｖｄ＝０．１Ｖの結果とＶｄ＝１０Ｖの結果を示す。図３８において、点線（ｄｏｔ）は剥離前（ｂｅｆｏｒｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）の結果であり、実線（ｌｉｎｅ）は剥離後（ａｆｔｅｒ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）の結果である。図３８において、剥離前後のＩｄ−Ｖｇ特性は、概略重なっている。図３８に示すように、剥離前後で特性に大きな変化は見られず、チャネル長２μｍであっても、ノーマリーオフ特性を示していることがわかった。
＜トランジスタの作製２＞
図３６（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）、及び（Ｅ１）を用いて、本実施例のトランジスタの作製方法について説明する。
まず、図３６（Ａ１）に示すように、作製基板１０１上に、金属酸化物を含む層１０３を形成し、金属酸化物を含む層１０３上に第１の層１２２を形成した。
作製基板１０１には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。
金属酸化物を含む層１０３は、金属層１０２を形成し、金属層１０２の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行うことで形成した。
金属層１０２として、スパッタリング法を用いてチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｓｃｃｍのアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは５８ｋＷとした。チタン膜の厚さは約３５ｎｍとした。
Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は１２０ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。
第１の層１２２は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて、形成した。当該材料は、厚さ約２μｍとなるように塗布した。
次に、金属酸化物を含む層１０３と第１の層１２２に対して、窒素を含む雰囲気下（窒素ガスを流しながら）、４５０℃で２時間のベークを行い、金属化合物層１０５と樹脂層１２３を形成した（図３６（Ｂ１））。
次に、図３６（Ｃ１）に示すように、樹脂層１２３上に機能層１３５を形成し、接着層１４５を用いて、機能層１３５上に基板１４６を貼り合わせた。
機能層１３５としては、絶縁層１４１と、絶縁層１４１上のトランジスタと、を形成した（図３９参照）。トランジスタは、チャネルエッチ型であり、ゲートとして機能する導電層２０１と、バックゲートとして機能する導電層２０５とを有するデュアルゲート構造である。金属酸化物層２３４ａは、ＣＡＣ−ＩＧＺＯを有し、金属酸化物層２３４ｂは、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯを有する。トランジスタのチャネル長は３μｍ、チャネル幅は５０μｍとした。
接着層１４５には、水溶性樹脂を用い、基板１４６には、ＵＶ剥離テープを用いた。
次に、図３６（Ｄ１）に示すように、作製基板１０１側からレーザ光１５５を照射した。その後、図３６（Ｅ１）に示すように、作製基板１０１から機能層１３５を剥離した。なお、剥離の際には、剥離界面に水を供給した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約３６０ｍＪ／ｃｍ２とした。
剥離後、接着剤を用いて、露出した樹脂層１２３と樹脂フィルムとを貼り合わせた。次に、基板１４６側から紫外光を照射し、基板１４６を剥離した。そして、水洗により接着層１４５を除去した。
＜ゲートバイアス熱ストレス試験＞
次に、剥離後のトランジスタに対して、ストレス試験を行った。ストレス試験としては、ＧＢＴ（Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験を用いた。ＧＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化を、短時間で評価することができる。ここでは、ＧＢＴストレス試験として、トランジスタが形成されている基板を６０℃に保持し、トランジスタのソースとドレインに０Ｖ、ゲートに３０Ｖまたは−３０Ｖの電圧を印加し、この状態を１時間保持した。このとき、ゲートに正の電圧を印加する試験をＰＢＴＳ、負の電圧を印加する試験をＮＢＴＳと表記する。また、１００００ｌｘの白色ＬＥＤ光を照射した状態でゲートに３０Ｖまたは−３０Ｖの電圧を印加し、この状態を１時間保持した。このとき、ゲートに正の電圧を印加する試験をＰＢＩＴＳ、負の電圧を印加する試験をＮＢＩＴＳと表記する。
図４０にＧＢＴストレス試験の結果を示す。図４０において、しきい値の変動量（ΔＶｔｈ）は約±１Ｖ以下と良好な結果となっていることがわかる。このことから、本発明の一態様を適用して剥離工程を行っても、良好な特性のトランジスタを作製することができるとわかった。
なお、ＧＢＴストレス試験において、良好結果が得られている要因として、トランジスタが、金属酸化物膜として、積層されたＣＡＣ−ＯＳ膜及びＣＡＡＣ−ＯＳ膜を有するため、埋め込みチャネルが形成されていること、バックチャネルにおける金属酸化物膜と絶縁膜の界面の欠陥やダメージの影響が緩和されていること、等があると推測できる。
本実施例では、本発明の一態様を適用してフレキシブルＯＬＥＤディスプレイを作製した結果について説明する。
＜フレキシブルＯＬＥＤディスプレイの作製＞
本実施例で作製したフレキシブルＯＬＥＤディスプレイは、表示領域が対角８．６７インチ、有効画素数が１０８０×１９２０、精細度が２５４ｐｐｉ、開口率が４６．０％である、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイである。フレキシブルＯＬＥＤディスプレイには、スキャンドライバが内蔵されており、ＣＯＦを用いてソースドライバが外付けされている。
トランジスタには、ＣＡＣ−ＯＳを用いたチャネルエッチ型のトランジスタを適用した。
発光素子には、白色の光を呈するタンデム（積層）型の有機ＥＬ素子を用いた。発光素子は、トップエミッション構造であり、発光素子の光は、カラーフィルタを通してディスプレイの外部に取り出される。
本実施例のフレキシブルＯＬＥＤディスプレイは、実施の形態３の作製方法例２を用いて作製した。具体的には、トランジスタ等が形成された作製基板とカラーフィルタ等が形成された作製基板とを貼り合わせ、２回の剥離工程を行うことで、フィルム基板にトランジスタ及びカラーフィルタ等を転置した。
トランジスタ等を形成する作製基板に形成する樹脂層には、ポリイミド樹脂を用いた。アクリル樹脂よりも耐熱性の高いポリイミド樹脂を用いることで、トランジスタを比較的高温で形成でき、トランジスタの特性を高めることができる。
カラーフィルタ等を形成する作製基板に形成する樹脂層には、アクリル樹脂を用いた。ポリイミド樹脂よりも可視光透過性が高いアクリル樹脂を用いることで、樹脂層が残存していても、高い光取り出し効率を実現できる。
カラーフィルタ等を形成する作製基板側の構成要素について、図４２（Ａ）を用いて説明する。図１５（Ａ）に示した構成と異なり、本実施例では、着色層１９７及び遮光層１９８が、樹脂層１２３ａ上に接して形成されている。そして、着色層１９７及び遮光層１９８は、オーバーコート１９６で覆われており、オーバーコート１９６上に、絶縁層１９１が設けられている。本実施例では、オーバーコート１９６の材料にアクリル樹脂を用い、絶縁層１９１として、窒化シリコン膜を形成した。
図１５（Ａ）の構成に比べて、図４２（Ａ）の構成は、絶縁層１９１がフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの中立面に近い位置に設けられる。そのため、曲げによる表示不良などを生じにくくできる。一方、図１５（Ａ）の構成は、着色層１９７、遮光層１９８、及びオーバーコート等に用いる材料（樹脂など）の耐熱性によらず、絶縁層１９１を高温で成膜することができる。そのため、各層の材料によっては、図４２（Ａ）の構成に比べて、図１５（Ａ）の構成の方が、バリア性の高い絶縁層１９１を得やすい場合がある。
本実施例で作製したフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの表示結果を図４１（Ａ）に示す。図４１（Ａ）に示すように、レーザ照射による剥離に起因した表示不具合は認められず、正常に発光していることが確認できた。
＜繰り返し曲げ試験＞
次に、フレキＯＬＥＤディスプレイに対して、繰り返し曲げ試験を行った。繰り返し曲げ試験は、図４２（Ｂ）、（Ｃ）に示すブック型繰り返し曲げ試験機を用いて行った。図４１（Ｂ）に曲げ試験の様子を示す。
図４２（Ｂ）、（Ｃ）に示す試験機は、ステージ３１１、ステージ３１２、及び回転軸３１３を有する。ステージ３１１とステージ３１２は、回転軸３１３によって接続されている。表示パネル３１０は、ステージ３１１上及びステージ３１２上に配置される。回転軸３１３が有する回転機構によって、図４２（Ｂ）の状態から図４２（Ｃ）の状態にステージ３１２が１８０°回転する。これにより、表示パネル３１０は、曲率半径Ｒで曲げられる。また、回転機構によって、図４２（Ｃ）の状態から図４２（Ｂ）の状態にステージ３１２が１８０°回転する。これにより、表示パネル３１０は曲がった状態から平面形状に戻される。図４２（Ｂ）の状態と図４２（Ｃ）の状態を繰り返すことで、繰り返し曲げ試験を行う。繰り返し曲げ試験の速度は２秒／回である。
本実施例では、表示パネルの表示面が外側になるように表示パネルを曲げる、外曲げ試験と、表示パネルの表示面が内側になるように表示パネルを曲げる、内曲げ試験と、を行った。曲率半径Ｒは、２．０ｍｍ及び３．０ｍｍの２種類とした。１回の試験における曲げの繰り返し回数は１０万回とした。
図４１（Ｃ）に、繰り返し曲げ試験前の表示写真（Ｂｅｆｏｒｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔ）を示し、図４１（Ｄ）に、繰り返し曲げ試験後の表示写真（Ａｆｔｅｒ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔ）を示す。図４１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、Ｂｅｎｄｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎは、表示領域を含む。曲率半径２ｍｍで１０万回繰り返し曲げた後でも、曲げに起因した表示不具合は認められず、正常に発光していることが確認できた。
本実施例では、本発明の一態様を適用してフレキシブルＯＬＥＤディスプレイを作製した結果について説明する。
＜フレキシブルＯＬＥＤディスプレイの作製＞
本実施例で作製したフレキシブルＯＬＥＤディスプレイは、表示領域が対角８．３４インチ、有効画素数が７６８０×４３２０（８Ｋ４Ｋ）、精細度が１０５８ｐｐｉ、画素サイズが２４μｍ×２４μｍである、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイである。フレキシブルＯＬＥＤディスプレイには、スキャンドライバが内蔵されており、ソースドライバＩＣが外付けされている。
トランジスタには、ＣＡＣ−ＯＳを用いたＴＧＳＡ（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎ）型のトランジスタを適用した。
発光素子には、白色の光を呈するタンデム（積層）型の有機ＥＬ素子を用いた。発光素子は、トップエミッション構造であり、発光素子の光は、カラーフィルタを通してディスプレイの外部に取り出される。
本実施例のフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの作製方法では、トランジスタ等が形成された作製基板とカラーフィルタ等が形成された作製基板とを貼り合わせ、２回の剥離工程を行うことで、フィルム基板にトランジスタ及びカラーフィルタ等を転置した。本実施例では、トランジスタ等が形成された作製基板の剥離工程に、本発明の一態様を適用した。具体的には、作製基板上に金属化合物層及び樹脂層（ポリイミド膜）を介して、トランジスタ、発光素子等を形成した。一方、カラーフィルタ等が形成された作製基板の剥離工程には、無機剥離層（酸化タングステン膜）を用いた。
本実施例で作製したフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの表示結果を図４３に示す。図４３に示すように、レーザ照射による剥離に起因した表示不具合は認められず、正常に発光していることが確認できた。
１０ 領域
１１ 領域
１４ 作製基板
２０ 金属化合物層
２３ 樹脂層
２６ 線状ビーム
２７ 加工領域
５５ レーザ光
５６ 積層体
５６ａ 被剥離体
５６ｂ 支持体
５７ａ 第１の層
５７ｂ 第２の層
５８ 作製基板
５９ 積層体
１０１ 作製基板
１０１ａ 作製基板
１０１ｂ 作製基板
１０２ 金属層
１０２ａ 金属層
１０３ 金属酸化物を含む層
１０３ａ 金属酸化物を含む層
１０４ 金属窒化物層
１０５ 金属化合物層
１０５ａ 金属化合物層
１０５ｂ 金属化合物層
１１０ プラズマ
１１１ 第１の化合物層
１１１ａ 第１の化合物層
１１２ 第２の化合物層
１１２ａ 第２の化合物層
１１３ 第３の化合物層
１１３ａ 第３の化合物層
１２２ 第１の層
１２２ａ 第１の層
１２３ 樹脂層
１２３ａ 樹脂層
１２３ｂ 樹脂層
１３５ 機能層
１４１ 絶縁層
１４５ 接着層
１４６ 基板
１５３ 器具
１５４ 領域
１５５ レーザ光
１５６ 加工領域
１５７ 液体供給機構
１５８ 異物
１５９ 領域
１６０ 発光素子
１６１ 第１の電極
１６２ ＥＬ層
１６３ 第２の電極
１６５ 絶縁層
１６７ 絶縁層
１７１ 導電層
１７２ 補助配線
１７３ 導電層
１７４ 接着層
１７５ 基板
１７６ 接着層
１７７ 基板
１７８ 絶縁層
１８１ 導電層
１８２ 導電層
１８３ 導電層
１８４ 絶縁層
１８５ 絶縁層
１９１ 絶縁層
１９５ 接着層
１９６ オーバーコート
１９７ 着色層
１９８ 遮光層
２０１ 導電層
２０２ 絶縁層
２０３ａ 導電層
２０３ｂ 導電層
２０４ 半導体層
２０４ａ チャネル領域
２０４ｂ 低抵抗領域
２０５ 導電層
２０６ 絶縁層
２０７ 絶縁層
２０８ 絶縁層
２０９ 絶縁層
２１０ トランジスタ
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ａ チャネル領域
２１４ｂ 低抵抗領域
２１４ｃ ＬＤＤ領域
２２０ トランジスタ
２２４ 半導体層
２２５ 不純物半導体層
２２６ 絶縁層
２３０ トランジスタ
２４０ トランジスタ
６００ テープ
６０１ 支持体
６０２ テープリール
６０４ 方向転換ローラ
６０６ 押圧ローラ
６０６ａ 円筒
６０６ｂ 円柱
６０７ 方向転換ローラ
６０９ キャリアプレート
６１０ レーザ照射ユニット
６１０ａ レーザ光
６１０ｂ レーザ光
６１０ｃ レーザ光
６１０ｄ レーザ光
６１０ｅ 線状ビーム
６１３ リール
６１４ 乾燥機構
６１７ ローラ
６２０ イオナイザ
６３０ 基板反転ユニット
６３１ ガイドローラ
６３２ ガイドローラ
６３３ ガイドローラ
６３４ ガイドローラ
６３５ 光学系
６３９ イオナイザ
６４０ 加工領域
６４１ 基板ロードカセット
６４２ 基板アンロードカセット
６４３ 搬送ローラ
６４４ 搬送ローラ
６４５ 搬送ローラ
６４６ 搬送ローラ
６５０ ミラー
６５９ 液体供給機構
６６０ エキシマレーザ装置
６６５ ガイドローラ
６６６ ガイドローラ
６７０ 分離テープ
６７１ 支持体
６７２ テープリール
６７３ リール
６７４ ガイドローラ
６７５ 押圧ローラ
６７６ 方向転換ローラ
６７７ ガイドローラ
６７８ ガイドローラ
６７９ ガイドローラ
６８０ レンズ
６８３ リール
７０００ 表示部
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ スタンド
７１１１ リモコン操作機
７２００ ノート型パーソナルコンピュータ
７２１１ 筐体
７２１２ キーボード
７２１３ ポインティングデバイス
７２１４ 外部接続ポート
７３００ デジタルサイネージ
７３０１ 筐体
７３０３ スピーカ
７３１１ 情報端末機
７４００ デジタルサイネージ
７４０１ 柱
７４１１ 情報端末機
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５５ ヒンジ
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末
９２０２ 携帯情報端末

Claims (25)

  1. 基板上に、第１の材料層と第２の材料層とを積層して形成する工程、及び、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを分離する工程を有し、
    前記第２の材料層は、前記第１の材料層を介して、前記基板上に形成され、
    前記第１の材料層は、前記第２の材料層と接する第１の化合物層と、前記第１の化合物層よりも前記基板側に位置する第２の化合物層と、を有し、
    前記第１の化合物層は、前記第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層であり、
    前記第２の化合物層は、前記第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層であり、
    前記第２の材料層は、樹脂を有し、
    前記分離する工程では、前記第１の材料層と前記第２の材料層との界面または前記界面近傍に光が照射されることにより、前記第１の材料層と前記第２の材料層とが分離する、半導体装置の作製方法。
  2. 基板上に、第１の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層上に、第２の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを積層した状態で加熱する工程、及び、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを分離する工程を有し、
    前記加熱する工程では、前記第１の材料層に、前記第２の材料層と接する第１の化合物層と、前記第１の化合物層よりも前記基板側に位置する第２の化合物層と、が形成され、
    前記第１の化合物層は、前記第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層であり、
    前記第２の化合物層は、前記第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層であり、
    前記第２の材料層は、樹脂を有し、
    前記分離する工程では、前記第１の材料層と前記第２の材料層との界面または前記界面近傍に光が照射されることにより、前記第１の材料層と前記第２の材料層とが分離する、半導体装置の作製方法。
  3. 基板上に、第１の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層を、第１の温度で加熱する工程、
    前記第１の温度で加熱された前記第１の材料層上に、第２の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを積層した状態で、第２の温度で加熱する工程、及び、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを分離する工程を有し、
    前記第１の温度は、前記第２の温度よりも高い温度であり、
    前記第１の温度で加熱する工程では、前記第１の材料層に、前記第２の材料層と接する第１の化合物層と、前記第１の化合物層よりも前記基板側に位置する第２の化合物層と、が形成され、
    前記第１の化合物層は、前記第１の材料層に含まれる層のうち、酸素が最も多く含まれている層であり、
    前記第２の化合物層は、前記第１の材料層に含まれる層のうち、窒素が最も多く含まれている層であり、
    前記第２の材料層は、樹脂を有し、
    前記分離する工程では、前記第１の材料層と前記第２の材料層との界面または前記界面近傍に光が照射されることにより、前記第１の材料層と前記第２の材料層とが分離する、半導体装置の作製方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第１の材料層は、前記第２の化合物層よりも前記基板側に位置する第３の化合物層を有する、半導体装置の作製方法。
  5. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記光は、１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有する、半導体装置の作製方法。
  6. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記光は、３０８ｎｍまたはその近傍の波長を有する、半導体装置の作製方法。
  7. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記光は、レーザ装置を用いて照射される、半導体装置の作製方法。
  8. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記光は、線状レーザ装置を用いて照射される、半導体装置の作製方法。
  9. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記光のエネルギー密度は、３００ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下である、半導体装置の作製方法。
  10. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記基板、前記第１の材料層、及び前記第２の材料層の積層構造の、前記光の吸収率は、８０％以上１００％以下である、半導体装置の作製方法。
  11. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第１の材料層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有する、半導体装置の作製方法。
  12. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第１の化合物層は、酸化チタンを有し、
    前記第２の化合物層は、窒化チタンまたは酸窒化チタンを有する、半導体装置の作製方法。
  13. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有する、半導体装置の作製方法。
  14. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂を有する、半導体装置の作製方法。
  15. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上である、半導体装置の作製方法。
  16. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記分離する工程は、分離界面に液体を供給しながら行う、半導体装置の作製方法。
  17. 請求項１６において、
    前記液体は水を含む、半導体装置の作製方法。
  18. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第１の材料層の表面にプラズマ処理を行う工程と、
    前記プラズマ処理が行われた前記第１の材料層を、島状に加工する工程と、を有し、
    前記第２の材料層は、前記島状に加工された前記第１の材料層の端部を覆うように形成される、半導体装置の作製方法。
  19. 請求項１８において、
    前記プラズマ処理では、酸素または水蒸気のうち一方または双方を含む雰囲気に、前記第１の材料層の表面を曝す、半導体装置の作製方法。
  20. 基板、接着層、樹脂層、及び機能層をこの順で積層して有し、
    前記機能層は、トランジスタを有し、
    前記樹脂層の前記接着層側の面に対して行う表面分析において、チタンが検出される、半導体装置。
  21. 請求項２０において、
    前記表面分析は、飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて行われる、半導体装置。
  22. 請求項２０において、
    前記トランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、
    前記樹脂層は、ポリイミド樹脂を有する、半導体装置。
  23. 請求項２０において、
    前記トランジスタは、チャネル形成領域に水素化アモルファスシリコンを有し、
    前記樹脂層は、アクリル樹脂を有する、半導体装置。
  24. 請求項２０において、
    前記トランジスタは、チャネル形成領域にポリシリコンを有し、
    前記樹脂層は、ポリイミド樹脂を有する、半導体装置。
  25. 請求項２０において、
    前記基板は、可撓性を有する、半導体装置。
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